[发明专利]一种杆式收敛计及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种杆式收敛计及其使用方法，属于测量仪器，尤其适用于地下工程中围岩受力变形和稳定性的监测，可在采矿、建筑、水利、交通、军工等部门的巷（隧）道与硐室中应用。

背景技术

收敛计由于携带方便，测读精确，仪器结构相对复杂，加上工程应用的需求使得收敛计研究已有几十年的历史。目前，收敛计的测量主体，绝大多数仍是以传统钢尺为主，收敛计测读时，测读器部分通过定位销与钢尺冲孔的结合，使收敛计张紧，进行首读。其中冲孔钢尺和定位销配合不准，收敛计自重使钢尺产生挠度，温度变化产生的热胀冷缩等系列问题，增大了测量系统误差。虽然部分误差可进行消除，但系统的精确测量始终得不到可靠保证。由于地下工程环境相对恶劣，钢尺有易锈蚀、折断、刻度模糊等问题，使仪器的使用耐久性降低，维护困难。现有收敛计使用在巷（隧）道或硐室两帮测量较为方便，但高低位测量中收敛计与高点连接非常困难，采用金属杆式收敛计能有效的解决这一问题。针对避免因尺带弹性变形引起的实际加载值下降，专利号为99115008.2公开了一种自锁紧摇柄式收敛计，但其存在读数困难，精度不高的缺陷；针对减少收敛计的微调量，提高收敛计的测量速度，专利号为92229266.3公开了一种伸缩式数显收敛计，其在大断面巷道中使用不理想，表现出适应性不强问题；专利号为200520017066.8公开了一种集控制与测量于一体的张力及测微全数显收敛计，尽管测量精度提高，但数显收敛计不易被推广和应用，尤其是在煤矿巷道和地下深部巷道监测中，电子收敛计要求防爆，受潮湿、电磁波以及地磁等工程环境影响，数显读数漂移，无法精度。以上几种典型收敛计虽然在一定工程环境中取得了较好效果，但各自存在不同缺陷，不能有效的解决测量准确、长时间使用和适用性强等问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、造价低廉、既能满足所需精度又便于在巷（隧）道或硐室中使用的杆式收敛计。

技术方案：本发明的金属杆式收敛计，包括万向钩、固定锚头、金属轻质测杆、连接螺栓母、主测读杆，所述的主测读杆包括内藏钢测尺、测尺弹簧、金属压杆、测尺锁紧环、螺旋测微器、基准窗、测力弹簧、测力弹簧导杆、轴承、空心钢杆体；所述测尺锁紧环由螺纹钢环和钢卡扣构成，通过拧紧钢环卡住内藏钢测尺；所述螺旋测微器由刻度杆和刻度旋钮构成；主测读杆包括依次连接的空心钢杆体、螺旋测微器、刻度杆及测力弹簧导杆，其中测尺弹簧嵌套在内藏钢测尺上缩入空心钢杆体内，测尺锁紧环通过螺纹旋紧在空心钢杆体一端，测力弹簧嵌套在金属压杆测力弹簧导杆上，基准窗与金属压杆连接并一同嵌套在测力弹簧导杆上，轴承固定于金属压杆的外侧端；主测读杆一端通过连接螺栓母与金属轻质测杆的一端相连接，无缝对接，金属轻质测杆另一端经万向钩与预先安装在测点一端上的固定锚头连接，通过伸缩内藏钢测尺调整长度，将主测读杆另一端的万向钩与测点另一端固定的固定锚头连接；内藏钢测尺拉出的长度通过测尺锁紧环锁定；测力弹簧导杆上设有导杆刻度线，通过基准窗调准导杆刻度线与基准窗刻度线相重合。

所述的金属轻质测杆采用自重小，刚度大的薄壁不锈钢管制作，根据实际测量需求选用长度分别为：2m、1.5m、1m、0.5m；所述内藏钢测尺的可伸缩长度为0.5m；所述的固定锚头由内有螺纹的钢套筒与钢钩环焊接而成，其内螺母直径根据实际测量需求分别为：M24、M22、M20、M18。

本发明金属杆式收敛计的使用方法，在需预测断面选定纵向或横向测点位置，在测点纵向或横向两侧安装好固定锚头，将金属轻质测杆一端上的万向钩与测点一侧的固定锚头的钩环相连，金属轻质测杆的另一端通过连接螺栓母与主测读杆连接；测量前将螺旋测微器旋松到零位点，先预估计出定纵向或横向测点之间的大致距离，将内藏钢尺从收敛计中拉出，端平收敛计，拧紧测尺锁紧环；一只手托住收敛计，另一只手旋进螺旋测微器，通过基准窗进行调准，当测力弹簧导杆的导杆刻度线与基准窗刻度线重合时，表明张紧力已调准；测尺锁紧环处的读数为长度首数，螺旋测微器处的读数为长度尾数，首数＋尾数＝两点间距离，即可确定测量值；

如果分别在两次不同时间，保持同一方法测量，则两次不同时间测量的测点间距离变化即为该测点的变形（位移）值，此值除以两次测量的时间差即为变形（位移）速度。