BGK-6880型CCD静力水准仪安装使用手册(Rev A).pdf

BGK 6880 型 CCD 静力水准仪 安装使用手册 基康仪器 北京 有限公司 地址 北京良乡凯旋大街滨河西路 3 号 邮编 102488 网址 电话 010 89360909 2929 3939 4949 5959 传真 010 89366969 电子邮件 info BGEOkON 基康仪器 The World leader in Vibrating Wire Technology 目目 录录 1 概述 1 2 技术指标 1 3 技术特点 1 4 基本原理 2 5 仪器结构 3 6 安装方法 5 7 使用方法 6 8 常见故障与排除方法 8 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 1 1 1 概述概述 BGK 6880 型 CCD 静力水准仪是基础与建筑物垂直变形观测的的新型专用测 量仪器 可用于观测大坝 桥梁 码头 滑坡 地面沉降 地裂缝 断层 软弱 夹层等的垂直变形 BGK 6880 型 CCD 静力水准仪应用连通管原理多点连通 通过连通容器中的浮 子跟踪液位 将被测参考点的微小高差变化转换为标志杆的垂直位移 由 CCD 智 能传感器检测垂直位移 用单片机实现 CCD 器件的程控驱动 信号处理和识别 数据采集 计算和通讯等功能 该仪器将传感器和外围电路集成 并设计专用模 具制造 仪器的整体性和密封性能好 便于安装 本仪器具有结构简单 安装方 便 防潮性能好 可靠性强 技术配套性好等特点 2 技术指标技术指标 测量范围 50mm 分 辨 率 0 01mm 精 度 0 1mm 电学漂移 无 遥测接口 RS485 环境温度 10 40 环境湿度 100 RH 供电电压 AC 220V 50Hz 功 耗 5W 体 积 200 340 高 重 量 2 6kg 3 技术特点技术特点 1 本仪器为智能型数字化自动测量仪器 具有目标自动判断识别功能和故 障自动诊断功能 2 应用以 CCD 器件为基础的光电一体化智能型位移传感器作位移检测单 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 2 2 元 无电学漂移问题 可靠性强 3 真正的非接触式测量 4 具有多重防潮措施 可在 100 相对湿度环境下长期连续工作 5 具有 RS485 遥测接口 6 以数字信号输出为主 开放协议 便于接入各类分布式工程安全监测系 统 7 本仪器采取对称设计 各观测点与相对不动点取差值的测量方法 可有 效地差除共模因素对仪器测值的影响 8 本仪器设计了中心对称的双层螺线函数片簧导轨 可以保证浮子在垂直 方向有足够的线形活动范围 同时限制浮子产生偏离轴线方向的倾斜或横向位 移 4 基本原理基本原理 本仪器选择应用地球重力面作基准面的连通管技术方案 根据连通管 钵体 内的液体介质在重力作用下保持液面水平的连通管原理 采取对称设计 各测点 与相对不动点取差值的测量方法 采用中心对称的双层螺线函数片簧作浮子单元 的导轨 浮子跟踪液位变化 通过接杆将被测参考点的微小高差变化转换为标志 杆的垂直位移 由智能化的 CCD 传感器检测垂直位移信号 本仪器选择光电图像传感方法 采用 CCD 摄像器件开发成的光电一体化位移 传感器检测微量位移 实现了宽测量范围 高分辨率 高精度 无电学漂移等优 良的技术指标 图 1 传感器的原理结构示意图 点光源导轨 X Y Z 透镜 标志物 电路板 CCD器件 暗影 平行光 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 3 3 电荷耦合型固体摄像器件 Charge Coupled Devices 简称 CCD 内集成了数 千个精密排列的光电传感单元 在驱动 控制脉冲的作用下 其窗口上的光学图 像转换成可传送的视频扫描信号并以量化数据形式输出 传感器的原理结构如图 1 所示 传感器单元由平行光光源和 CCD 光接收器两部分组成 平行光光源和 CCD 光接收器都固定在仪器底板上 点光源发出的光束经透镜 转换为平行光垂直照射 CCD 光接收器窗口 浮子标志杆置于光路中 其阴影投射 到光接受器上被 CCD 识别 处理 量化成与浮子标志杆位置相对应的数据 点光 源置于透镜的焦点处 透过透镜的平行光的视场足够大 以能充分覆盖垂线的运 动范围和 CCD 光接收器窗口 CCD 外围电路配置单片机系统 外围电路原理见图 2 所示 图 2 CCD 外围电路原理框图 仪器电源输入交流 220V 或 36V 电压 输出两组 5V 和一组 12V 直流电压 仪器观测数据以光隔 RS485 串行通讯方式传输给数据采集器 实现数据的永 久记录和数据存储 5 仪器结构仪器结构 如图 3 所示所示 BGK 6880 型 CCD 静力水准仪由钵体 连通容器 浮子单元 智能型 CCD 传感器 传感器外罩等四部分组成 5 1 钵体钵体 钵体是组成连通管的容器 为了使所有的钵体一致性好 采用标准化设计 专用模具制造 钵体质地坚固 透明 观感好 便于安装调试和使用过程中随时 监视仪器内部的工作状况 在垂直钵体表面设计了标尺 可人工测读液位状态 单片机 器件 光隔通讯接口转换器 驱控脉冲 像元信号 通讯控制 串行发送 串行接收 RS485 通讯线 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 4 4 5 2 浮子单元浮子单元 浮子单元是跟踪和指示液位变化的部件 为了保证浮子的一致性 采用标准 化设计 专用模具制造 浮子单元包括浮子 接杆 位移指示标志和双层片簧导 轨四个部件 在仪器运输过程中 为了保护导轨不被破坏 先不连接浮子 同时 用定位叉将组装好的双层片簧的接杆固定住 5 3 智能型智能型 CCD 传感器传感器 智能型CCD传感器由平行光源和CCD光接受器两部分组成通过角板固定在仪器安 装板上 在安装 CCD 光接受器的角板背面固定传感器电源板 为传感器提供直流 电源 5 4 传感器外罩传感器外罩 传感器外罩分为两体 上部起保护作用 下部为安装电源线和通讯线密封涵 道用 下部在设计模具时与安装板设计成一体 上下两部分用螺纹连接 电源板 CCD接 收器 电 缆 气 嘴 定 位杆 3 液嘴 底座 钵体 液嘴 浮子 浮子接杆 双层片簧 外罩 标志 杆 平行 光源 图 3 BGK6880 型 CCD 静力水准仪结构 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 5 5 6 安装方法安装方法 6 1 安装予埋底板组件或仪器支架安装予埋底板组件或仪器支架 予埋底板组件包括钢底板和三根不锈钢螺杆 此组件应在建立静力水准测点 仪器墩时埋入仪器墩的混凝土中 各仪器墩面高程需用水准仪找平 允许高差 5mm 予埋底板面与与仪器墩混凝土面平 插入予埋底板组件后用水平尺找平 保持三根定位螺杆与仪器墩面垂直 如果有些场合不便或不需要建混凝土仪器墩 如廊道内墙上安装 可以采 用角钢制作的悬臂式三角支架与被测点位刚性耦合 悬臂三角支架提供仪器安装 平面 各测点所提供的仪器安装平面高差也应控制在 5mm 范围内 6 2 安装仪器底板和钵体安装仪器底板和钵体 将组装好三根不锈钢螺杆的仪器底座放入仪器墩予埋组件的螺杆中 调整好 高度并固定 然后放置钵体 6 3 安装连通管安装连通管 按各测点之间的管线路径长度顺序铺放连通管 并与各钵体串接起来 连通 管材料为纤维增强型 PVC 软管 用热水泡涨后接入钵体液嘴 冷却后即可保证不 漏液 6 4 加液 加液 连通管内液体工作介质采用蒸馏水配甲醛溶液 达到防腐效果 如果在高寒 地区工作 则应按当地工作环境下的最低温度配入防冻液 加液时应从一端顺序 操作 完全排除气泡 每个钵体内的液位高度可根据钵体内的标尺刻度统一控制 通过调整仪器底座高度找平 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 6 6 6 5 安装检测仪器安装检测仪器 将组装好的仪器浮子单元和 CCD 传感器单元的仪器板装在钵体上 并用三根 不锈钢螺杆固定 6 6 安装电源线 通讯线和安装电源线 通讯线和 MCU 按各测点之间的管线路径顺序铺放电源线和通讯线 电源线和通讯线通过各 自的涵道接入测点仪器和 MCU 内 MCU 的电源线和通讯线连接到观测机房 6 7 加硅油加硅油 为防止钵体内液体蒸发 需要在液体内加入硅油 入口在仪器安装板上 平 时用橡胶塞堵住 采用注射器加导管加硅油 6 8 管线保护和测点仪器的保护管线保护和测点仪器的保护 安装仪器的扫尾工作是将连通管和电缆线加以包装保护后放入沟槽或桥架 中 包装方式最好采用一米一段的聚氯乙烯保温材料包裹 既可以起到保护作用 也能达到隔热效果 在坝顶面安装时更有必要 最后用专用金属保护箱逐个将仪 器罩起来 专用保护箱专门定做 用于坝顶面的保护箱最好采用不锈钢制作 箱 体内壁用发泡材料作成隔热层 7 使用方法使用方法 7 1 数字量输出的连接方法 数字量输出的连接方法 BGK 6880 型静力水准仪输出数字信号 因仪器本身不含数据存储单元 系统 测量时需要接入我所安全监测中心生产的 MDC 型数据采集器 MCU 也可配接其 它有 RS485 下位机接口的数据采集器 有关 MDC 数据采集器的详细说明请参见 MDC 数据采集器的使用说明书 1 BGK 6880 型 CCD 静力水准仪与 MCU 的连接 静力水准观测仪器系统连接方法如图 4 所示 每台 BGK 6880 型 CCD 静力水 准仪的电源和通讯都分别安排了一进一出的成对接线端 在系统连接时 分别用 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 7 7 电源线和通讯线将它们串接起来 电源线使用 2 5mm 2截面电源电缆 BGK 6880 型静力水准仪与 MDC 智能数据采集器之间通过 4 芯双绞通讯线连 接 仪器的通讯线接入数据采集器后面板的任一传感器接口 连接方法如下 静力水准仪 P2 P3 MDC 数采 RS485 传感器接口 1 D 6 D 2 D 7 D 图 5 MCU 与 CCD 静力水准仪的接线图 当 MDC 数据采集器采用密封机箱时 BGK 6880 型静力水准仪通讯线直接与 数据采集器电路板上 RS485 接口的 D 与 D 分别对应连接 2 BGK 6880 型静力水准仪地址编码设置 BGK 6880 型静力水准仪的地址编码由内部单片机写死 每一仪器有一个固 定的地址编码 安装完成后通过计算机端测量控制软件设置与 MCU 相连的各静力 水准测点的地址编码 详见测控软件使用说明书 3 线路连接 图 7 接线及跳线选择图 信号输入 接 BGK 6880 型静力水准仪信号输出端 AC1 3 其中一个接交流输入 一个接静力水准仪电源输入端 另一个 将电源引入到下一个测点 接线方向如上图 模拟量输出 接线方向如图 根据需要选用模拟电压或电流量输出 7 2 观测数据处理方法观测数据处理方法 1 位移量的计算 信号输入 AC1 AC2 AC3 1 2 3 1 火线 N 2 零线 L 3 地 GND A C 220V MCU 图 4 系统连接框图 静力水准仪 1 静力水准仪 2 静力水准仪 3 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 8 8 BGK 6880 型静力水准仪采用连通管原理 各观测点与相对不动点取差值的 测量方法 假设安装后相对不动点初始测值为 J0 某被测点初始测值为 Y0 发 生位移后其测值分别为 J1 和 Y1 则被测点的位移量为 Y Y1 Y0 J1 J0 下沉为正 2 数据处理软件 中国地震局地壳应力研究所工程安全监测中心为静力水准自动化监测提供 了测量控制及数据处理软件 其详细使用说明请参阅 LAC 自动化测量控制软件 说明书 及 WinSomv 工程安全监测数据库管理软件使用说明书 8 常见故障与排除方法常见故障与排除方法 为了便于使用者在仪器管理中判断分析仪器故障和快速排除故障 将本仪器 的常见故障现象 判断方法 故障部位和排除故障方法列在表 1 中 一旦仪器发 生故障 切忌盲目动手 应从仪器工作原理 故障现象入手 结合表 1 进行分析 判断 并将故障现象 处理方法和处理结果记录下来备查 BGK 6880 型静力水准仪安装使用手册 9 9 表 1 常见故障现象及其判断 处理方法表 现象 检查判断 故障部位 排除方法 现象 检查判断 故障部位 排除方法 检查通讯参数设置 及地址编码设置 参数错误 正确设置参数 检查电源连接 电源未接好 接好电源 检查通讯线路 通讯线路故障 正确连接通讯线 检查通讯器件 通讯器件坏 更换 ISO422 或送修 通讯无应答 MCU 显示 62 000 通讯错误 MCU 显示 63 000 电源器件或 CCD 电路板损坏 送修 光源光线太弱 调节光强 数 字 量 输 出 60 000 模拟量输 出极小值 0V 或 4