新型测量技术（精选9篇）
新型测量技术 篇1
摘要：随着我国社会经济的发展, 科学技术的进步, 地质工程测量得到了飞跃的发展, 计算机技术、通信技术、网络技术等逐渐应用到测绘技术中, 使测绘技术发生了巨大的改变, 提高了测绘技术的精确度。地质工程中, 测绘新技术发挥着重要的作用。本文介绍测绘新技术的特点, 分析其在地质工程测量中的应用。
关键词：新型测绘技术,地质工程测量,应用
引言
随着我国科学技术水平的不断提升, 地质工程测量创造了新的测绘技术, 实现了自动化、智能化以及数字化。测绘新技术的运用, 大大提升了地质工程测量的精度, 为工程建设的安全性能提升具有重要的意义, 同时还有效地降低了测量的成本。其中GPS技术、GIS (地理信息技术) 、遥感技术 (RS) 和3S集成技术、现代的摄影技术和网络通信技术等的应用, 使地质工程测量取得了巨大的成就, 并逐渐地替代传统的测绘技术, 在地质工程测量中得到广泛的应用。
1 测绘新技术的特点
随着社会科技水平的提高, 大大推动了测绘技术的发展, 其数字化技术、网络技术、计算机技术等先进技术在测绘领域的应用, 形成了新的地质工程测量新技术, 这也就使得测绘新技术具有自动化、数字化、精度化等特点, 其具体表现在以下几个方面:
1.1 测绘新技术的自动化程度高
新的测绘技术是利用先进的计算机技术, 并通过精密度软件处理系统, 对地质工程的情况进行详细地测量, 并分析相关的数据信息, 制作出最为精确的图案。测绘新技术通过严密的程序, 并通过信息化技术运作, 逐渐实现了自动化, 并且自动化程度较高, 很大程度上减少了人工参与, 避免由于人工操作的不精确性。
1.2 测绘新技术实现了数字化图形编辑
测绘新技术在图形编辑方面采用数字化技术, 大大提高了编辑图形的正确性, 并且利用数字化技术, 能够在频繁更改图形比例的同时, 有效的避免误差, 保证图形相关信息的准确性。无论编辑图形的比例大小, 都能通过数字化技术, 准确地将需要测量的地质信息反映出来。另外, 可以进行及时的修改, 确保编辑图形的时效性, 全面提升图形的实用性。
1.3 测绘新技术的精确度高
测绘新技术具有高精确度特点, 特别是数字化技术的应用, 有效地减少了测量误差, 提高了测量的精度。利用遥感技术实施地质工程测量, 以300m为一个控制标准距离, 其测量的误差可以控制在2mm以内, 对地形高度测量中的误差也能控制在18mm以内, 传统的测绘技术是不可能达到这样的精确度的。测绘新技术测量过程中产生的数据信息都是通过先进的技术软件进行处理与传播的, 能够准确地反映测量的地质情况, 有效地避免了测量失真。
1.4 测绘新技术测量的内容更加全面
测绘新技术在地质工程测量中, 能够准确地反映出测量地质的真实情况以及所测地点周围的环境, 所测的内容也比传统的测绘技术更加全面, 所绘制的图形也更加详细。另外, 测绘新技术所测的信息可以随时进行搜索, 还能够重复使用与检查。测绘新技术利用遥感技术、信息技术、数字化技术、计算机技术等, 可以在短时间内获取更加精确的地质信息, 保证了测绘图的精确性以及全面性, 能够准确地反映测绘目标的真实状况。
2 新型测绘技术的分类
2.1 GPS技术
GPS即全球定位系统, 它是由24颗环绕整个地球的卫星组成, 在任何的时刻, 任意的一点, 都能够同时被4颗卫星所观测到, GPS的系统组成如图1所示。GPS在工程测量的应用首先在于它能够准确地确定经纬度, 能够绝对准确地确定工程将要进行的地点。它的作用是, 不仅能够提供基本的平面测量, 还能进行高度测量, 工程测量的结果将一个非常精确的三维模型。正是因为有这样的特点, GPS技术广泛应用于需要对空间进行研究的领域。比如大气监测方面, 而在救援失事飞机和船舶方面更是有别的技术无法取代的优势。
2.2 GIS (地理信息技术)
GIS技术是应用现代计算机的图形处理技术以及数据库的数据处理技术对地理空间以及其它的相应数据进行处理的计算机处理系统。俗称为资源与环境信息系统, 还被称为是地学信息系统。目前, 实现数据自动输入, 微机化, 与遥感的进一步配合使用都是GIS技术的发展方向。
2.3 遥感技术 (RS) 和3S集成技术
在中国卫星遥感技术高速发展的近几十年来, 卫星遥感技术已发展到包括GPS、GIS、RS在内的空间信息技术的综合体, 其相互作用关系如图2所示, 已逐步深入到社会生活、国民经济、国家安全防卫等方面, 1998年的时候, 美国就提出了“数字地球”的高度战略目标, 目的是将这种遥感技术全民化、产业化。当下, 在地形图测绘的过程中, 卫星遥感技术已经显现出了它的重要性, 也在使用过程当中受到了最广泛的支持。
GPS是美国的全球定位系统, 可利用卫星所在位置测量计算出地面坐标;GIS就是地理信息系统, 它实际上就是一个地理信息的大型综合数据库, 可以把遥感卫星和地面获得的各类零散数据进行整合, 放进地球大坐标里, 使所有信息效益最大化;RS可从遥远的距离探测坐标的状态, 按载体不同可分为车载、机载、星载, 按探测方法不同, 可分为红外线、可见光和雷达等种类。将这三种系统紧密结合在一起, 既实现了信息收集的快速精确机动性, 又能够快速地处理与更新信息。总之, 3S技术为人们的经济和生活提供了各种信息, 也为工程测量提供了精准的数据和图形。
2.4 现代的摄影技术和网络通信技术
现代摄影技术能够为工程测量提供直观的视觉依据。在工程测量中, 由摄影得来的数据一般来说客观性和准确性比较高。现代的数字摄影技术也能够迅速地绘制各种地图, 对于提升工程测量效率具有着至关重要的作用。摄影技术大大解放了测试人员, 使得很多恶劣环境也能进行工程测量活动。网络通信技术贯穿于整个工程测量活动, 它能够及时地获取和输入信息, 给工程测量带来各种保障。
3 地质工程测量中对测绘新技术的应用
随着社会的发展, 地质测量被广泛的应用起来, 并且测量的对象复杂多样, 测量的要求也越来越高, 这不仅需要有更加精确的测量仪器, 更需要先进的技术作支撑。数字测绘是现代地质测量中重要的方式, 对地质地形图的测绘具有很大的意义。地形的描绘主要是靠断面地形图、比例尺地形图、定线测量地形图等呈现的;而地质测绘需要进行野外测量, 这也给地质测量工作增加了难度, 传统的地质测绘设备简陋, 进行野外地质测量需要大量的人力、物力, 成本太高, 而且测量效果并不明显。在新的测绘技术支持下, 进行野外地质测量不需要过多的人力与设备, 并利用计算机技术以及网络技术, 在保证测量数据准确性的同时, 提高测量工作的效率。
GPS技术是地质测量中的关键技术, 对GPS技术的利用, 保证了测量工作的全天候性, 并且能够进行实时测量, 快速地确定测量的目标并做出相应的测量, 很大程度上提升了地质测量的精度。利用GPS技术, 能在最短的时间内将测量目标的三维坐标确定下来, 并对测量目标的相关情形实时控制, 这项技术使得地质测量工作取得了很大的进展。在我国科技水平不断发展的过程中, GPS技术逐渐地成熟起来, 并应用于地质工程测量中, 在公路外业测量、测量数据搜集与处理等方面发挥了重要的作用。利用自动化技术, 对这些数据信息进行有效的整理, 并绘制成图形, 大大提升了地质工程测绘的效率与质量。自动化技术与多种先进技术的结合, 为地质工程测绘工作提供了新的发展方向, 并产生较大的经济效益与社会效益。
GIS是地理信息系统的简称。随着科技的进步, 从原来的单机模式逐渐地向着网络化、智能化的方向发展。这种开放的GIS技术在地质工程测量中应用, 促进了测量数据以及测绘图形一体化管理。利用GIS技术, 通过先进的网络技术, 对测量地点的地理信息搜集、统计、分析以及描述, 并实施有效的管理与处理, 进而得到最准确反映地质信息的实际情况, 对复杂地质问题及时解决, 对工程整体的规划、决策具有很大的帮助。新的地质工程测量设备、仪器都向着自动化、信息化、智能化方向发展, 但测绘新技术还需要更进一步的完善和提高, 需要广大科技工作者共同的努力。
4 结语
测绘新技术是我国科技发展、地质工程测量要求不断提升的必然产物, 对推动地质工程测量技术具有重要的意义。GPS技术、GIS (地理信息技术) 、遥感技术 (RS) 和3S集成技术、现代的摄影技术和网络通信技术等在地质工程测量技术中的应用, 提升了测量的精度, 提高了地质测量的效率, 降低了地质测量的成本。随着我国科技的进步, 相信测绘新技术会被不断的完善, 会为地质工程测量工作提供更加全面的服务, 促进地质工程健康快速的发展。
参考文献
[1]陈涛.测绘新技术在地质测绘工程中的运用研究[J].低碳世界, 2014 (01) :112~113.
[2]邢文晋.地质工程测量中测绘新技术的应用研究[J].科技资讯, 2013 (18) :145~146.
[3]冀红.试析测绘新技术在地质工程测量中的应用[J].科技与企业, 2013 (10) :148~149.
[4]冀红.试析测绘新技术在地质工程测量中的应用[J].科技与企业, 2013 (10) :105~106.
新型测量技术 篇2
关键词：GPS 测量技术 测绘工程 创新型应用
▲▲一、GPS测量技术简介
整个GPS的测量组成主要可以分为三个部分，基站接收器、数据链和移动接收机。工作原理是首先在前段安装一个接收机，然后将基站设置成高等级点，利用接收机在其接受范围内能够搜到的卫星进行测量，然后根据测量的结果将其传动到站点，这样接收机就可以同时测量信号，并且同时将测得的数据传送到流动站点，随时根据自身的相对位置变动来获得自身的位置信息。
（一）GPS测量技术的特点
GPS测量技术在现今的工程测量中具有许多方面的优势，首先是可以加在各种地图，还能形成智能缩略图和接边，其次是根据测量数据形成点线面的三维数据，再次是在各种野外的地形和位置上都能够进行准确测量，另外还可以在两个点之间或者是在规定的区域之内进行距离或者面积的精确测量，最后它还能够将获得的各种位置信息进行数据形式的转换以供各种设备进行使用，实现了无纸化的测量。
（二）GPS测量技术的应用方向
如今GPS测量技术已经获得了长足的发展，各种测量的精度和灵敏度都获得了显著的改善，目前的应用范围主要由地质勘测、大地检测、变形监测还有各种测量领域等等，在各个行业的测量部门中都广受欢迎，另外GPS测量技术还可以实现在水下和海洋的长距离测量，除此以外航天测量、高空测量等领域也都使用了GPS测量技术。
▲▲二、GPS测量技术在测绘工程中的创新型应用
如今，GPS的成熟测量技术和高精度已经使其能够适应于多个行业的测绘工作中，另外在传统的测绘工程中，GPS同样可以发挥自身的创新型功能，使其发挥更大的作用。
（一）像控点测量
在航空航天的摄影摄像中，一般都会运用到像控点测量技术，过去的测量方法是利用多个导线来进行水平位置的确定。当GPS测量技术繁盛以后，只需要设置一个高等级基站，就可以每个像控点平面中进行高精度的测量任务。即使在一些无法设置基站的像控点情况下，仍然可以采用间接的方式来进行测量，例如交会法等等。GPS技术的测量精度已经完全能够满足像控点的测量要求，和过去的航空航天测量相比而言，GPS技术并不需要设置控制点。
（二）控制测量
如今城市的规模正在不断扩大，因此大规模的建设带来了更大压力的测量工作，由于城市的控制面积较小，因此在小面积的控制中需要实现大精度的测量，这样对于测量的工作频率来说也加大了。这样城市测量工作也在不断增多，因此我们需要能够快速建立控制点来加快城市测量的效率。当前的控制测量是传统的导线控制测量，这样的方法既不均匀也不准确，GPS的静态测量方法虽然可以有较高精度，但是后期处理数据较为麻烦，如果出现错误还需要进行再次测量，无法实现即时性。而GPS测量技术则解决了这一问题，不但可以提高测量的效率，还可以擁有很高的精度，同时较小的误差也避免了传统布网模式带来的缺陷。
（三）线路中线定线
GPS测量技术还可以有效地应用在城市道路的定线中，通过对城市道路中央放样，就可以仅仅由一个人来快速完成，具体操作时，只需要将线路的实际参数输入到GPS接收机中进行测量，然后再进行放样就可以。当然还有许多其它的方式，例如可以根据坐标进行放样，或者根据桩号放样，还有同时结合着使用，可以有效降低测量误差。这样就可以大大地提高道路中线的放样的精度，例如道路并没有控制点，而有一段三公里的道路需要能够在一个工作日之内完成定线任务，那么借助GPS测量技术就可以有效完成这样的工作和精度要求。
（四）建筑规划放线
GPS测量技术还可以在建筑物的规划放线中得到广泛应用，然而实际使用过程中也需要考虑整个城市的规划要求，建筑的几何参数对于放线具有较高的精度要求，例如在一栋居民楼进行放线工作，如果周围的场地较为开阔，并且地面的情况也较为平整，那么这样进行GPS测量工作就非常容易。可以通过每个楼房三个点的方式，进行全站检查。
（五）地形测绘
在地形的测量工作中，不同的测量内容对于精度有不同程度的要求，从整体到局部可以分为基本测量和地籍测量，GPS在其中主要是地质勘探，可以通过定位界址点来进行实时测量，描绘出土地的使用区域。在调查土地的面积和分类中，GPS测量技术同样可以分析出土地的界限和面积，提高土地的测量精度和效率。另外GPS测量技术也可以在管线、地形等测量中发挥作用，可以在测绘中利用其进行实时导航，这样就可以进行高精度地进行动态三维数据的测量。
▲▲三、结束语
总的来说，GPS是一种新型的测量技术，它在像控点测量、定线、放线等测绘工程中都有着不同程度的应用，详细只要清楚深入地挖掘GPS的工作原理和优势，了解好GPS测量技术在不同的测量领域所具备的应用前景，并注意好实际的使用事项，就可以积极地探索其在更多领域内的广泛应用，更好地促进其在我国测绘工程领域的更多发展。
参考文献：
[1]李园园，马仲华，刘方.GPS技术在测绘工程的运用探究[J].北京：建筑遗产，2013（12）
[2]朱秉友，刘峰.GPS技术在测绘工程相关领域的应用[J].北京：科技与生活，2012（9）
新型测量技术 篇3
近年来, 随着我国科学技术水平的不断提高, 地质工程测量中新型测绘技术获得了十分广泛的应用, 大大提升了当前地质工程测量作业精度, 为工程建设安全性能的提高奠定了良好的基础, 并且还可有效降低测量作业成本。其中, 通过GPS RTK测绘技术的应用, 使得地质工程测量得到了进一步发展, 当前, 新型测绘技术已逐渐取代传统测绘技术, 并在地质工程测量中得到广泛的应用。
2 地质工程测量中GPS技术
2.1 GPS的静态测量技术
所谓静态相对定位技术, 即为通过多台GPS信号接收器同时接收信号, 之后在对所收集到的信号进行一定的处理, 通过此种方式, 可通过1个点的坐标推导出另外一些测量点的具体位置, 从而对测量点的三维坐标进行精确的计算。基于我国当前测量领域, 对航测测量精度的要求是所有测量作业中最高的, 而通过GPS技术的应用, 可较好的满足航测实际需求。
在当前航测作业过程中, 每一个图像都要满足基本要求的控制点数量, 为之后图片误差的纠正操作提供便利。传统的测量方法通常需要以测量点高程与平面为坐标, 在占坐标位过程中, 往往会浪费大量的时间, 并且还会因为人工操作存在一定的误差, 传统的测量方法在精度方面已经无法满足技术要求。由此可知, GPS相对定位技术在测量作业中具备重要的作用。
2.2 GPS的动态测量技术
所谓动态定位, 即为需要测量的点与其周围环境做相对运动, 在一定期限内, 可明显感觉其运动轨迹, 而动态测量测点处于持续移动状态。所谓动态GPS相对定位, 即为在运动物体上安装GPS信号发射装置, 之后再通过GPS信号接收天线确定物体详细的运动学量, 例如时间、位移、运动轨迹等数据。
通过GPS动态测量技术的应用, 有关作业人员仅需要通过不同信号接收装置之间数据存在的差异, 就可明确物体运动状态。通常情况下, 动态GPS相对定位数据处理主要包括及时处理与后续处理两种处理方式。其中, 及时数据即为将收集到的数据实时发送至信息处理系统, 通过对比形成一系列数据信息, 然后将其用于实时数据传输作业。而后续处理则是指在数据收集作业完成之后再另选时间处理。
3 地质工程测量中GPS RTK技术的应用
3.1 矿区控制测量
对于矿区面积大小的确定, 通常采用控制等级的方式进行, 常规控制测量方式包括三角测量与导线测量等, 但需确保点间通视, 费工费时, 精度也较不均匀。如果矿区面积相对较小, 通过GPS RTK定位技术的应用, 可满足矿区控制测量精度要求, 并且还可获得良好的测量速度、精度与经济效益。近年来, 随着我国科学技术的迅速发展, GPS RTK技术逐渐取代常规控制测量技术, 并且逐渐成为矿区控制测量的主要手段。
3.2 地形测量
在进行矿区1:2000地形图测量作业时, 如果地形条件较为良好, 即为相对高度差较小、接收卫星信号好等情况下, 可直接通过GPS RTK采集测量数据。但如果遇到了地形条件较差的情况, 应通过有效结合GPS RTK与全站仪等其他类型的测量仪器进行测量数据的收集。通过GPS RTK技术的应用, 可有效提升测量作业速度与精度。
3.3 勘探剖面测量
与传统的勘探线剖面测量作业相比, GPS RTK测绘技术具有诸多优势, 其是集检测、放样与计算于一体的一种测绘技术。在运用GPS RTK测绘技术进行测量作业时, 仅需要将各个勘探线端点坐标输入电子手簿, 就可自动计算方位与距离。在进行剖面测量作业时, 通过GPS RTK技术的应用, 可保证所测量点在设计剖面上不会发生偏移情况, 并且还可确保观测地形点高程精确度。
3.4 地质工程点放样
通常情况下, 地质工程点测具备较为严格的精度要求, 特别是勘探点测放作业精度要求。同时, 相比于传统地质勘探点定位测量, GPS RTK技术 (图1为GPS RTK技术放样示意图) 不仅能够节约测量作业时间, 还可节省人力、物力, 但在采用GPS RTK技术进行建筑物放样作业时, 需对所检查建筑物自身的几何关系进行充分的考虑, 并且还要重视测量点位收敛精确度, 以最大限度的减少测量作业存在的误差。
3.5 物化探测量
所谓物化探测量, 主要是指先在测量区域内采用测量的方式, 然后沿着直线方向设置一系列距离对等或依据特定规律分布的物化探观测点、取样点, 即为布置物化探网。通过GPS RTK技术包含的线放样作用, 可以很容易获得物探化测量, 但需要先将设计好的测线点或是基线数据输入GPS RTK掌上机, 之后再通过GPS RTK线放样工艺在实地设置设计点位即可。
4 应用实例分析
4.1 调查区域概述
该地质勘查项目区域详细调查范围达1.1km2, 交通非常便利, 矿井与矿产处于一座山的中间位置, 山为低山。海拔最高的为矿山海拔, 且河床海拔高度达190m。“V”形谷的发展属于构造侵蚀地形。此外, 采矿区域地形较为复杂, 存在超过25的地面坡度, 整体为一个被大山覆盖的、高大的竹林区域。
4.2 控制点测量
在测量区域附近采用D1, D2、XTL-2这3个控制点, 在已知点D2处布设基站, 然后通过2个已知点, 即为D1、D2, 通过计算解决方案XTL-2点数转换参数与矿山加密解决方案, 获得控制点X1, X2, …, X14的坐标。除此之外, 该地质项目测量严格遵循“地质矿产勘查测量规范” (ZBD10001-89) 的调查工作方法进行了相关作业, 测量结果完全满足精度指标要求。
4.3 工作统计的准确性
对于测量精度检测方式, 该项目主要采用以下三种方式进行: (1) 通过布设在已知点处的移动站对有关数据进行收集, 然后将收集到的数据与检测到的三个点的正确坐标值进行比较。 (2) 在不同的时间点, 对特征点进行重复测量, 并将这些数据点进行比较, 获得其存在的差异。 (3) 通过索佳SET610全站仪、尺跨度检测高度与相邻两个地形点之间的距离, 总共检测有32个点。
在完成上述作业之后, 将检测获得的数据与资料进行汇总, 统计总体准确性, 满足工程项目精度要求。该工程X与Y坐标分布较为均匀, 但GPS中依旧存在一定的误差, 大约为1m。此情况下, 为了获得更高的精度, 可对仪器进行误差模拟, 以改善系统误差对单点定位精度的影响。对于改正之后的精度, 具体如表1所示。通过表1可以发现, 当去除所有残差之后, GPS定位精度明显提升, 兵且随着观测时间的增加, 单点定位精度也在不断提高, 可较好的满足实际需求。
5 结语
综上所述, 在进行地质工程测量作业时, 通过新型测绘技术的应用, 例如GPS RTK测绘技术, 可获得精确的测量结果, 并且还可有效提升测量精度与质量。但在具体测量过程中, 地质工程测量人员还应在紧密结合地质工程测量中新型测绘技术特征的基础上, 不断强化对新型测绘技术的应用, 以增强地质工程测量效果。
摘要：近年来, 随着我国社会经济与科学技术的迅速发展, 地质工程测量也在不断发展, 计算机技术、通信技术等在测绘技术中获得了较为广泛的应用, 大大提升了测绘技术的精确度, 在地质工程测量作业中, 测绘技术具有十分重要的作用。针对此, 本文以GPS RTK技术为例, 对新型测绘技术在地质工程测量中的具体应用进行了详细的阐述, 以供参考。
关键词：新型测绘技术,GPS RTK技术,地质工程测量,应用
参考文献
[1]宋江琴.GPS与传统测量技术在地质勘查工程测量中的应用分析[J].建筑工程技术与设计, 2015 (14) :45~47.
[2]樊秀华.测绘新技术在地质工程测量中的应用研究[J].中小企业管理与科技旬刊, 2014 (16) :220~221.
测量工程测量技术发展探讨 篇4
关键词：测量工程；测量技术；发展
近几年来，在社会经济快速发展的背景下，各类技术逐渐发展起来。技术的快速发展为测量工程提供了保证。如果测量技术不够先进，这会影响到测量工程的测量质量。因此我国要不断改进测量技术，以此来更好的适应社会的发展要求。
一、工程测量学的内容
一般按照服务对象可以将工程测量分为以下几个部分：水利工程建设、桥梁、铁路公路等。站在工程建设的立场来讲，每一个测量工程都是由规划设计、建筑施工、经营管理这三个部分组成的。然而每一个阶段中都包含着与工程测量有关的内容。
1、做好规划工作。在工程没有开工之前，就要做好规划、设计工作。在规划的时候，往往要将施工场地的具体形式、面积大小来作为依据。同时在规划设计中要巧妙运用工程测量技术，以此来了解施工场地的地质情况，并且也能够保证所得出的数据具有真实性。
2、现场施工。当完成设计、审查等工作之后就要正式进入到施工中。在整个施工过程中，往往要严格按照以前所设计好的图纸来构造建筑物。但是需要注意的是，施工人员在施工过程中要考虑到定线放样、施工现场的地形等问题，在解决这些问题时往往会用到相关的技术。
3、经营管理。在工程施工过程中，为了减少一些质量问题，这就要制定合理的监管措施，如果未能及时解决工程施工中存在的问题，这些问题会影响到工程进度。
二、工程测量的重要性
在建筑施工中经常会用到工程测量技术，该技术不仅可以满足建筑施工的多项要求，还可以确保整个工程的顺利完工。然而在运用工程测量技术时，往往要进一步研究、完善这些技术。
1、提供的资料具有准确性。在工程施工之前，要做好设计工作。然而设计工作的开展往往要借助图纸资料等信息，这样做既可以科学的布置现场，又可以将机械设备运用到实处。在工程测量过程中，测量人员要准确无误的将测量结果记录下来，便于为日后工程提供可靠的资料。
2、确保定位具有精准性。在建筑工程中，建筑物的精准度是非常重要的。只有保证了建筑物的精准度，才可以提高工程的施工效果。在平时的测量过程中，测量人员要确定建筑的定位精度，以此来保证工程的施工质量。
3、竣工验收程序。当完成施工之后这就表明整个工程正式完工，但是在完工之后要做好竣工测量工作。竣工测量报告要将实际的工程测量作为依据，這样做既可以确保所拟定的内容与工程标准相符合，还可以为规划管理部门提供参考依据。
三、工程测量技术的发展
在科学技术快速发展的背景下，工程测量技术也要得到完善。近几年来，工程测量技术开始向着智能化、自动化的方向发展，以此来加快建筑行业的发展步伐。
l、测量机器人。人为测量的范围较为有限，再加上人为测量所涉及到的领域是非常狭窄的，这就会影响到大范围的工程测量。近几年来，美国等国家研发出了机器人。在不久的将来，机器人会代替人类来完成测量工作，这样做不仅安全，还可以为人类节省大量的时间。
2、信息系统。如果建筑工程的施工范围较广，那么就要运用到计算机技术。在使用计算机时，往往要构建完整的信息系统，以此来顺利解决建筑工程施工中遇到的问题。在运用信息系统时要与地球物理、水文地质等有机结合起来，以此达到保护环境的目的。城市与工程测量最主要的内容就是测绘大比例尺地形图、工程图。通常情况下，成图方法需要脑力与体力的结合，再加上成图周期较长、产品类型较为单一，从而无法满足现代化工程建设的各种需要。当电子经纬仪、全站仪、GEOMAP等呈现在大众面前时，此时野外数据采集的设备与微机、数控绘图仪有机的结合起来，最终形成了集数据采集、处理于一身的系统。在开发研究系统时，往往要将工程地形图、纵横断面图等作为对象。系统既可以提供纸图，又可以提供软盘，从而为基础地理信息系统的发展奠定了坚实的基础。
3、新型技术。在工程项目中要广泛运用GPS、GIS技术，然而这些技术具有一个明显的特点，那就是测量精准。第一，GPS技术。自从上个世纪八十年代以来，随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。当前经常用到的一种地面定位技术是以测角、测距以及测水准为主体的。然而在科学技术快速发展的背景下，三维坐标的GPS技术开始取代了该技术。与此同时定位范围也在日益扩大，即：从陆地扩展到海洋；定位方法也在发生了明显的变化，即：从静态向着动态的方向转变；定位服务领域也发生了深刻的变化，即：从导航领域、测绘领域扩展到经济领域。当前各行各业都开始运用GPS定位技术，不管是在构建工程控制网时，还是在构建国家大地网时都开始利用该技术。在监测建筑变形、山体滑坡、地震的形变时，GPS技术具有非常广阔的应用范围。在DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统快速发展的背景下，单点定位精度得到了明显的提升。在导航、定位石油物探点、测量地质勘查剖面中，GPS技术非常广阔的发展前景。第二，数字化测绘技术。从二十世纪八十年代以来，我国加快了研究数字化测绘技术的步伐，并且也取得明显的效果。但是由于技术标准、规范不同，因此国外所研发的数字化测绘技术无法满足我国的发展需求。我国只有依靠自身的研究来加快发展数字化测绘技术，在发展数字化测绘技术的同时要将这些技术运用到一些试点单位，然后在实践过程中来不断完善数字化测绘技术。我国不能盲目的引进西方国家的数字化测绘技术，如果盲目的引进西方国家的测绘技术，那么并不能真正发挥该技术的作用，也不能推动我国地质工程的长远发展。
四、结论
工程测量技术的广泛使用各类建筑工程创造了很好的工程条件，不仅仅是建筑施工过程中需要运用工程测量，在其他各个环节中也要借助于工程测量技术才能得到较好的结果。工程测量技术具有非常广阔的应用范围，如果仅仅将其范围固定在建筑工程上也是不合理的，而是要扩大其使用范围，不断完善此项技术。
新型浮力测量系统的设计 篇5
浮力测量的方法通常有两种,即“称重法”和“称溢法”。所谓的“称重法”就是运用力的平衡规律,通过弹簧测力计测量,让所受的重力G、浮力F浮和弹簧测力计所施加的拉力F'三者达到平衡,即F浮+F'-G=0;“称溢法”就是运用阿基米德原理,得出物体浸在液体中所受的浮力F浮与溢出的这部分液体的重力G的关系,即F浮=G溢(因为溢水杯中的液体已满,所以物体浸入时所溢出的液体就是被物体排开的液体)。这些传统的测量方法都有一个共同的缺点,不能进行自动参数采集与处理,不能进行自动测量,给测量带来很大的不便。因此,研制一种能实现对浮力自动测量,而且测量误差小、速度快、精度高的测量系统就具有十分重要的应用价值[1],而本文研制的新型浮力测量系统就能实现上述的这些功能,因此具有十分重要的意义。
2 新型浮力测量系统的测量原理
2.1 新型浮力测量系统的结构
新型浮力测量系统的结构简图如图1所示,根据它的结构,把它分为三大部分:载重部分(其作用放置称重物体)、平衡测量部分(作用是使系统达到平衡后进行测量)和物体配重部分(作用是为称重物体进行配重,让测量系统处于平衡)。其中载重部分包括,步进电机运行系统(由步进电机1和精密运动平台2、3组成)、盛液容器、液体和被测物体4。平衡部分包括:杠杆系统(包括横梁5、支点6、中柱8等)和光电放大系统(由指针7、带有位移传感器的投影屏11、光源10、标尺9组成)。其中杠杆系统的主要是起支撑作用,联系载重部分和配重部分;光电放大系统的目的是让刻度进行放大,让测量更精确;位移传感器的作用是感应光电放大系统偏移的距离。配重部分包括:两磁极(12-S极、13-N极)、可滑动导电导棒15、线圈16、检测与放大电路和电流控制部分14。配重部分的作用是利用电磁力矩反馈的作用来改变导电导棒在磁场中所收到的合力的大小,对被测物体进行配重,使系统平衡。这其中桥路检测与放大电路的作用就是对电流进行检测与放大;线圈的作用是产生电磁力;导电导棒的作用就是切割磁场产生安培力。
2.2 新型浮力测量系统的测量原理
基于电磁力反馈的原理[2],把被测物体浮力的变化转换为电磁力的变化,运用杠杆原理再得到被测物体的浮力,从而得到测量结果。
3 新型浮力测量系统的设计
3.1 载重部分的设计
由图1所示,新型浮力测量系统的载重部分由伺服电机运行系统(由伺服电机1和精密运动平台2、3组成)、盛液容器、液体和被测物体4等组成,因此,其结构设计主要是针对步进电机运行系统的设计。通过设计,最后确定采用LG伺服电机,工作台选用美国BAYSIDE LM系列运动平台,因为它提供了运动控制、离散控制、内务处理以及同主机交互等功能。其重复运动精度为5μm,精密运动平台控制浮力测量装置液面按指定高度逐次淹没被测物体,由于工作台要反复的上下运动及启动和停位,平台的定位精度受到所有电气与机械装置及元件结构设计和制造精度的综合影响,在工作过程中,定位精度又进一步受到振动、热变形、导轨和滚珠丝杠螺母副的磨损及控制元件特性变化的影响。因此,快速起停和定位对于运行系统尤为重要[3],而且系统在上升过程中也要保持平稳缓慢地进行[4]。
3.2 平衡部分的设计
由图1所示,新型浮力测量系统平衡部分由杠杆系统(包括横梁5、支点6、中柱8等)和光电放大系统(由指针7、投影屏11、光源10、标尺9、位移传感器组成),因此,其结构设计主要是横梁和支点的设计。
3.2.1 横梁的设计
横梁是天平杠杆的载体,是天平的心脏,是提高天平计量性能的基础条件[5]。用于天平横梁的材料要刚性大、重量轻、非磁性、耐腐蚀、热膨胀系数小、导热能力好。适于做短臂高精密天平横梁的金属原先多用钢、铜合金,后来逐渐倾向于用轻金属。天平横梁的形状和结构,也与横梁的强度、刚度和重量密切相关,同时还关系到横梁的其它品质。电磁天平的横梁是连接被测物体、支点、配重物体的纽带,通过计算与校核,选取横梁的材料为45钢,调质处理,直径为40mm,长度设为200mm,与天平两端留有较适当的距离。
3.2.2 支点的设计
对天平来说,一旦支点做好后,它就有两种放置方式[6]:一种是倒立放置,如图2(a)所示;另一种是正向放置方式,如图2(b)所示。
支点放置方式不同,天平的稳定性和测量精度也相应不同。其中倒立放置方式是将支点是倒立放置,如图3所示,这样虽然提高了天平的灵敏度,但是由于天平的重心升高了,天平的稳定性也降低了。
正向放置方式是将支点正向放置,这样天平的重心降低了,提高了天平的稳定性,减小了天平横梁发生侧翻的几率。
通过两种方式的比较,设计时取支点正向放置的方式,这保证了天平的稳定性,进而保证了天平测量的准确性[7]。
4 整体控制电流电路的设计
总体控制电流部分作用是通过单片机控制反馈电流的大小,从而实现调节电磁力大小的功能,其电路图如图4所示。其中单片机采用80C51系列的单片机、A/D芯片采用PCF8591、串口芯片采用MAX232。
其控制原理为:当浮力发生变化时,指针偏转带动圆盘电阻发生变化,使A/D转换芯片模拟输入端AIN0输入电压变化,A/D转换数值发生变化,再将转换后的电压通过RLC传递给80C52单片机,单片机根据此信号做出判断,再通过RLC总线输出反馈信息,PCF8591将此输入信号经过D/A转换器转换为电压信号,再将该电压信号输入磁场中的导体棒回路,调节电磁场中带电导棒电流大小,从而调节电磁力的大小,使系统再次达到平衡。
5 小结
设计了一种新型的浮力测量系统,它能实现对浮力的自动测量,能自动进行参数采集与处理,而且具有测量误差小、速度快、精度高等特点。它能给测量带来很大的方便,能有效地提高测量的精度和效益。
参考文献
[1]任丰兰,孙宁.电光浮力天平的原理与设计[J].电测与仪表,2006,43(482):9-11.
[2]任丰兰.基于电磁力反馈的浮力测量系统的研制[J].机械设计与制造,2010(8):20-22.
[3]李德俊,陈炳权.测定物体微小质量变化的浮力天平原理与设计[J].吉首大学学报:自然科学版,2004(03):15-18.
[4]代雪梅,王保中,顾平.浮力测试装置的开发[J].纺织学报,2007(05):122-124.
[5]刘红艳.电光分析天平常见故障及排除方法[J].农业装备与车辆工程,2006(4):22-25.
[6]任丰兰.不等臂浮力天平的误差分析与研究[J].计量与测试技术,2009(04):3-5.
新型电场测量设备的装置研究 篇6
本装置的密闭空间电场测量设备可以对密闭空间中电磁波进行波形录波以及时域和频域分析, 进而经行密闭空间中电缆故障定位判定分析, 本装置的密闭空间电场测量设备的发明将对电缆沟道中故障的判定与定位起到其它技术手段无法比拟的准确性与实时性。
2技术领域
本装置涉及一种测量设备, 具体是一种密闭空间电场测量设备。
3背景技术
目前电磁波能量场检测技术不具有在密闭空间精确定位识别的能力, 仅可以进行电磁波能量场强度进行检测, 无法进行电磁波波形录波以及时域和频域分析, 更无法实现依据电磁波在密闭空间中的特性进行相关故障判定分析;本发明的密闭空间电场测量设备可以对密闭空间中电磁波进行波形录波以及时域和频域分析, 进而经行密闭空间中电缆故障定位判定分析, 本发明的密闭空间电场测量设备的发明将对电缆沟道中故障的判定与定位起到其它技术手段无法比拟的准确性与实时性。
4具体内容
一种密闭空间电场测量设备, 包括信号分析单片控制器、信号前置放大器、通讯接口、调试接口、数据转发功放、射频滤波器、电源电路和彩色液晶显示器, 所述信号前置放大器包括电感传感器和双运放电路, 所述信号分析单片控制器分别连接通讯接口、调试接口、 数据转发功放、彩色液晶显示器和双运放电路, 双运放电路还连接电感传感器, 所述数据转发功放还连接射频滤波器, 射频滤波器还连接射频天线, 所述电源电路分别给信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放供电。
作为本装置进一步的方案:所述电源电路采用3.3V集成稳压器。
作为本装置再进一步的方案:所述信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接。
与现有技术相比, 本装置的有益效果是:本装置的密闭空间电场测量设备可以对密闭空间中电磁波进行波形录波以及时域和频域分析, 进而经行密闭空间中电缆故障定位判定分析, 本装置的密闭空间电场测量设备将对电缆沟道中故障的判定与定位起到其它技术手段无法比拟的准确性与实时性。
5具体实施方式
首先电磁信号通过信号前置放大器的双运放电路将电感传感器的微弱信号放大筛选, 将10Hz至20MHz的电磁信号输出到信号分析单片控制器, 电感传感器输入信号低于3m V, 由双运放电路组成两级100倍放大, 输出信号可达3V, 信号分析单片控制器的数模采集单元将实时进行信号采集及分析, 在信号分析单片控制器中将电磁信号数字化, 由滤波算法经行平滑滤波, 打包后经数据转发功放与射频滤波器, 最后到射频天线发射出去, 供配套数据分析系统进行分析。
这里打包后数字化信号同时将由通信接口的USB为本地设备提供数据源。同时, 通过信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接进行密闭空间电场的分析、电缆故障的定位信息显示。
整个系统通过调试接口进行程序下载与调试, 方便对设备的升级与错误矫正。
电源电路由3.3V集成稳压器实现负责为信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放提供稳定可靠的高精度工作电源。
本装置的工作原理为电磁波感应接收原理, 电磁波也是一种磁场, 按照麦克斯韦电磁场理论, 变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场, 而变化的磁场又要产生变化的电场。这样, 变化的电场和变化的磁场之间相互依赖, 相互激发, 交替产生, 并以一定速度由近及远地在空间传播出去。
在本装置中使用了电感传感器作为天线经行磁生电的转换, 电感是闭合回路的一种属性, 是一个物理量。当线圈通过电流后, 在线圈中形成磁场感应, 感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这个电流经过电阻依据欧姆定律公式可得到电压, 该电压非常微弱直接进行数字化会导致较大失真。所以, 这里使用双运放电路进行电压放大, 双运放电路分别构成了100倍正向电压放大器与100倍正向滤波放大器通过二极管对电压信号进行滤波整形, 使整个系统的灵敏度0.5微瓦特。
经过放大的电磁波信号进入信号分析单片控制器, 由内部的12位分辨率模数转换器进行信号量化, 采集率到达了20MHz, 量化后的电磁波信号由信号分析单片控制器中的限幅平均滤波算法和卡尔曼滤波算法进行信号处理, 前者限幅平均滤波算法进行信号预处理去除干扰因素, 后者卡尔曼滤波算法多用于军事方面的雷达系统以及导弹追踪等, 近年来更被应用于计算机图像处理, 例如头脸识别, 图像分割, 图像边缘检测等等。本装置使用卡尔曼滤波算法进行数据分析, 将结果与模型库进行比对, 获得故障分析结果。
本装置中电磁波信号经过双运放电路、信号分析单片控制器、 滤波算法分析得到的结果经过通讯接口、无线信号等手段传输到下级系统, 并通过液晶反馈给操作人。
参考文献
[1]陈学江, 陈亚滨, 孙秀霞, 史德琴;一种新颖的磁传感器校验方法[J].传感器技术, 2003, 4.
[2]魏计林, 邱选兵, 王青狮, 张慧民, 刘军.磁场测量实验仪研制[A]:第四届西部十二省 (区) 市物理学会联合学术交流会论文集[C]:2008.
[3]石小波, 何为, 谢鹏举, 段慧青.500k V变电站电磁测量、影响分析及其防治[A].2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集 (下卷) [C];2007.
[4]张晓春, 刘春生, 李海宝.电磁超声无损检测技术及其应用[J].煤矿机械, 2002, 2.
电容传感器新型微弱电容测量电路 篇7
电容传感器在检测系统中应用比较多, 其可以保证对液位、位移以及加速度进行测量, 电容传感器在检测的过程中, 对精确性要求比较高, 所以, 相关设计人员一定要对其电路进行优化, 新型微弱电容测量电路是一种新型的电路, 其在电容传感器的应用中, 有效提高了电容传感器的性能, 这种电路的抗干扰能力比较强, 可以适用复杂的环境, 而且可以解决传统电力产生的电子开关电荷问题, 而且应用这种电路, 可以快速及时的收集数据、信号, 其产生的噪音比较小, 可以突破电容传感器发展的瓶颈。
2新型微弱电容测量电路在电容传感器中的应用
新型微弱电容测量电路是在电荷放大的基础上提出的, 其工作的原理如图1所示。
从图1可以了解到新型电路的工作原理, Cx表示被测电容, 其左边接入的是激励电极, 右边接入的是检测电极。被测电容下的两个电容属于杂散电容, 分别用Cas与Cbs表示, 二者都是等效电容, 左侧电容Cas是由激励源实现驱动的, 其不会影响被测电容的电流大小;右侧电容Cbs也不会对被测电容产生影响, 其多处于虚地的状态, 而且左右两端不会产生电压差, 在对被测电容进行测量时, 这两种等效电容不会对测量产生任何影响。通过分析可以看出, 该电路对杂散电容不够敏感, 而且对杂散电容有着较强的抗干扰能力。
新型电容测量电路有着较高的分辨率, 传统电容传感器会受到电子开关产生的电荷的影响, 所以, 信号会受到干扰, 分辨率会大大降低。采用微弱电容测量电路, 可以消除电子开关电荷的影响, 电容传感器在测量时, 产生的误差也会减小。电子开关关闭后, 电容的大小会受到影响, 这可能是由沟道电荷引起的, 也可能是电荷释放引起的。新型微弱电容测量电路对开关控制时序进行调整, 这有效的解决了电子开关电荷问题, 开关控制信号时序图见图2。
在对开关控制时序进行调整后, 有效解决了电子开关电荷注入的效应, 通过改变开关的顺序, 电荷流向被改变了, 电荷从不同节点流出后, 对电路的影响比较小, 不会导致电荷超标问题, 而且对电容传感器的测量结果影响也比较小。采用电路开关时序调整的方式, 可以有效优化电路的性能, 可以降低电荷对测量结果的影响, 有利于提高电容传感器测量的准确性。
电容传感器是一种先进的测量设备, 为了减少电子开关电荷注入效应, 需要合理控制开关的设计, 要保证开关对电路输出不会产生影响, 还要避免电荷过大造成的波形异常现象。开关开启的顺序不同, 对电路产生的影响也不同, 为了保证电子开关产生的电荷对电路不产生影响, 必须在开关断开前完成数据采集工作, 一定要做好电路的优化工作, 对开关时序进行合理的调整, 还要消除电荷注入效应。不同时刻的波形图如图3所示。
由此得到电路的工作原理如下:Vin为充放电的激励电压源, 开关S4和S5及运放U2和U3构成两个采样保持器 (S/H) , U4为仪表放大器, 电容Cf和开关S3构成电荷放大器。测量开关S3的电荷注入效应。在电路开始工作之前, 开关S3处于闭合状态, Vin电压为高, 两个采样保持器都处于采样模式。但由于S3的电荷注入效应, 有电荷被注入电路, 这将导致V3被拉低至VL。在t2时刻, U1的输出稳定并且U3的输出Vout1等于VL, S5断开使采样保持器进入保持模式。假设S3的电荷注入效应相当于输入电压引起, 同时假设S3的输出电容对电路的影响为C0, 则Vout1可表示如下:
测量由激励引起的输出的变化。开关S2断开, 开关S1关闭施加直流电压激励Vin, 右侧极板感应出电荷与S3的电荷注入效应引入的电荷叠加, 导致U1的输出上升, 在t4时刻输出稳定Vout2等于V3, S4断开使采样保持器进入保持模式, 则Vout2可表示为:
得到仪表放大器的输出为:
由已知得可见输出电压与未知电容成线性关系。根据第一步和第二步情况计算得出, 电荷注入效应不会对输出产生影响。该式没有考虑运放U1的输出失调电压和输入失调电流的影响, 是由于同一运放的参数基本稳定, 其对Vout1、Vout2的影响大体相同, 差动式结构可以基本消除这部分影响。采保中的开关S4与S5在断开时, 它们的电荷注入效应会使Vout1、Vout2的波形产生瞬时微小失真, 相对Vout1、Vout2它们的值较小可以忽略。
结束语
本文对电容传感器新型微弱电容测量电路的特性进行了分析, 这种新型的电路是在电荷放大的原理上提出的, 具有良好的抗干扰能力, 其对杂散电容有着较强的抵抗性, 对电子开关产生的电荷有着消除的效果, 可以保证电容传感器的敏感性, 还可以提高电容传感器检测的准确性, 通过实践发现, 应用新型微弱电容检测电路, 电路的检测能力会大大增强, 电路的敏感性也会提高, 分辨率会大大增强, 这提高了电容传感器的应用范围, 而且对电容传感器的优化指引了方向, 采用新型电容传感器, 可以及时的采集到信息数据, 有着良好的应用效果。
参考文献
[1]黄运开.带缝的长直圆柱面电容传感器电容的讨论[J].大学物理, 2000 (1) .
[2]张爱华, 朱亮.基于参考电容的低成本智能电容传感器系统[J].仪表技术与传感器, 2001 (8) .
新型测量技术 篇8
触点材料广泛应用于各类接触器、继电器、照明开关、故障电流开关、辅助开关和家用电器中, 其工作电流从几安培至几百安培不等, 不同工业应用需求使触点材料的组分、制备工艺与结构特征各异。触点对是电器开关内完成导通、分断电流功能的载体, 因此其电接触性能是影响电气与电子工程可靠性的关键[1]。触点对间的导电面积远远小于视在接触面积的特征造成了电流线在接触面间的急剧收缩, 所形成的收缩电阻和表面膜电阻一并构成了触点材料的接触电阻[2]。
现代电气与电子工程应用环境的复杂性与严酷性使机电元件的接触电阻保持能力面临严峻的考验, 工程现场应用中通常表现为接触电阻稳定增大、无规律增大、周期性变化、间歇性变化等失效现象, 阻值过大将导致电接触位置焦耳热或信号插入损耗相应增大。统计分析表明电气系统中70%的电气故障均与电接触问题直接相关[3], 因此连通导电状态下保持低而稳定的接触电阻已成为电气电子工程“高可靠、长寿命”发展的根本保证。
近年来, 电器生产制造商对配套电器元件的触点材料提出了越来越高的要求, 触点批次产品接触电阻的指标已成为电器生产制造商的关注热点。同时按照电器生产制造商的需求为其选择最高质量等级的触点材料产品, 从而保证所设计的电器电接触性能最佳, 也将体现触点材料生产制造商的高端服务等级。触点材料的接触电阻不仅直接与触点材料的电阻率、硬度、接触压力、测试电流相关, 而且对空间环境的温度、湿度、气氛、气流、触点表面的粗糙度也具有一定的依赖性。通过经典的电接触理论计算固然可以定性分析接触电阻的影响因素, 但在适用性和计算准确度方面仍然存在一定缺陷。
本文根据GB/T 15078—2008《贵金属电触点材料接触电阻的测量方法》中的相关测试要求设计了一种新型的自动测量系统及相关测试方法, 实现了多触点接触电阻的自动连续测量, 并通过试验完成了不同电触头材料静接触特性的测试, 试验结果表明测试系统稳定可靠。该系统不仅适用于触点材料生产制造商对接触电阻参数进行质量检测, 同时也适用于开关电器生产制造商触点装配前对接触电阻状况进行检测评估。
2 新型接触电阻自动测量系统的设计
新型接触电阻自动测量系统的主要特点在于, 接触压力和测试电流可控条件下自动连续精确测量多个触点的接触电阻, 在保证测量过程中触点材料无损伤的前提下实现批次样品接触电阻参数的快速有效评测。自动测量系统由精密机械系统和电控测量系统构成, 以单片机和可编程逻辑控制器为核心单元完成机构运动控制和电测量任务, 并由PC机完成试验条件设定及测试结果读取、显示、统计分析、保存等功能。
2.1 机械系统设计
机械系统示意图如图1所示。三个电动滑台正交布局连接构造成三维定位系统。机械系统还包括多触点定位夹具和接触力控制机构。多触点定位夹具由定位精度为0.02 mm的X轴电动滑台、Y轴电动滑台以及可一次装卡20个触点的多触点夹具体构成。X轴滑台行程300 mm, Y轴滑台行程40 mm, 自动测量系统对X轴滑台和Y轴滑台进行控制, 使探针 (镀金球头或同类别触点材料) 能够在规定平面范围内精确定位, 实现探针与多触点夹具体各个触点的定位功能。接触力控制机构由定位精度为0.02 mm的Z轴滑台、分辨率为50 mg的应变式力传感器和刚度为0.5 N/mm的弹性元件构成。系统控制Z轴滑台向下运动实现探针和触点材料接触力加载, 同时通过接收力传感器的反馈信号实现接触力的闭环控制。弹性元件起缓冲作用, 提高接触力的控制精度, 并且避免探针与触点材料接触时产生较大的冲击力。Z轴滑台由步进电机驱动器进行64倍分频, 实际步长为0.15μm。通过M22等级标准砝码进行校准, 接触力控制机构对接触压力的控制范围为0.2~300 g, 控制精度50 mg。为提高测量的稳定性, 减小气流扰动、温度变化和微振动等环境因素对结果的影响, 机械系统采用隔振平台并采用透明有机玻璃外罩防护。
2.2 测量系统设计
参照GB/T 15078—2008《贵金属电触点材料接触电阻的测量方法》, 采用四线法测量接触电阻, 示意图见图2。采用可控恒流源对触点施加电流, 测量图2中P+和P-两端的电压降, 通过计算电压降与电流的比值求得电阻值, 由此可消除引线电阻对测试结果的影响。为了使测得的数据尽量接近真实的接触电阻值, 应使P+、P-两个接线端尽量靠近触点材料。接触电流可调范围为1~1000 m A, 步进率1 m A, 精度±2.5%, 开路电压5~200 m V。接触电阻测试范围为0~450Ω, 通过1、10、100 mΩ的0.01级标准电阻进行校准, 精度达到±1%+5字, 分辨率0.1 mΩ。
测量系统以Micro Logix可编程逻辑控制器和C8051F120单片机为核心, 对三自由度电动滑台进行精确控制, 实现标准压头和触点材料的闭合、加力、卸力与分离, 并根据应变式力传感器的回馈信号闭环控制接触压力。C8051F120单片机通过内部D/A (数/模) 转换器输出可调电压模拟量控制恒流源, 使其产生大小可调的恒定电流。接触电压、电流信号和力传感器的输出信号分别通过低噪声前置放大器和斩波放大器进行信号放大, 经过4通道24位模/数转换器 (ADC) 转换为数字量输入C8051F120单片机。单片机根据所测得的电压、电流值计算得出电阻值, 通过滑动窗口平均滤波算法得到电阻的稳定值, 并将所得电阻值上传至上位机。同时, 系统采用128×64液晶屏对其运行状态和测试结果进行辅助显示。测量系统以电磁屏蔽外壳形式防护, 框图如图3所示。系统在镀金球头和触点材料闭合时测得的电阻值为其接触电阻与触点材料接触部分外的附加电阻之和。测量系统首先对附加电阻值进行测定, 通过上位机软件完成附加电阻值的去除。
2.3 系统软件设计
Lab VIEW是一个工业标准的图形化开发环境, 结合了图形化编程方式的高效能与灵活性以及专为测试测量与自动化控制应用设计的高端性能与配置功能, 为数据采集、仪器控制、测量分析与数据显示等各种应用提供必要的开发工具。
自动测量系统应用Lab VIEW软件设计上位机操作界面, 实现与C8051F120单片机的数据传输和人机对话。操作界面分为接触电阻测试界面、附加电阻测试界面和系统位置校准界面三部分。系统位置校准界面用来对标准压头在水平面X轴、Y轴方向的偏移进行清零, 从而保证压头与触点材料间的精准定位。附加电阻测试界面可对附加电阻进行测定, 记录并显示附加电阻值。接触电阻测试界面中可输入触点电流、接触压力、触点材料尺寸等参数, 并显示、保存测量结果。
3 试验结果分析
分别选取Ag Cd O、Ag Sn O2和Ag Ni铆钉触点材料试样各40只, 试验中电流水平分别为5、10、20、50 m A, 每种电流条件下试样各10只。接触压力测试范围为1~100 g, 1~50 g区间步长为1 g, 50~100 g区间步长为5 g。测试环境为室温21℃, 相对湿度65%RH。不同电流条件下Ag Cd O、Ag Sn O2和Ag Ni铆钉触点材料静接触特性的试验结果如图4~6所示。
压力加载过程中接触电阻随接触压力的增加而减小, 且接触电阻降低趋势减缓, 接近线性常数。同时, 压力卸载过程中接触电阻的增加过程较加载过程曲线稍低, 此种现象即与大多数学者所得到的结果相似, 称为滞回现象[4~6]。Timsit[5]对此指出随着接触力载荷的增加, 接触对间的微观表面凸丘发生挤压塑性变形的个数趋向增多, 凸丘的塑性压扁状态伴随着导电斑点个数的增加, 因此所产生的收缩电阻及接触电阻将具有减小趋势。卸载过程中的局部塑性变形无法恢复即是接触电阻存在滞后现象的根本原因。
测试电流对触点材料静接触特性具有一定影响, 5 m A电流条件下接触电阻的滞回现象相对最弱, 而10、20和50 m A电流条件下的滞回曲线均十分相近, 并在100 g接触压力条件下接触电阻随电流的增加而呈单调下降趋势。因此电流幅值在微观导电表面的热效应将使得接触面积增大是致使收缩电阻和膜电阻减小的主要原因。
4 结论
本研究所设计的接触电阻自动测量系统具有以下特点: (1) 能满足0.1~450Ω的接触电阻测量, 分辨率为0.1 mΩ; (2) 自动控制最多20个触点连续测量, 触点定位精度为0.02 mm; (3) 触点接触压力可调范围为0.2~300 g, 控制精度为50 mg; (4) 触点电流可调范围为1~1000 m A, 控制精度为1 m A。
接触电阻自动测量系统的设计可直接满足我国电触点材料产品的批量检测、质量评估与可靠性分析的实际需求, 具有良好的应用推广前景。
参考文献
[1]土屋金弥.电接点技术[M].刘茂林, 译.北京:机械工业出版社, 1987.
[2]Holm R.Electrical Contacts:Theory and Application[M].4th ed.New York:Springer, 1967.
[3]Swinler J, Mcbride J W, Maul C.Degradation of Road Tested Automotive Connectors[J].IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, 2000, 23 (1) :157-164.
[4]Yunus E M, McBride J W, Spearing S M.The Relationship Between Contact Resistance and Contact Force on Au Coated Carbon Nanotube Surfaces[C].Proceedings of the53rd IEEE Holm Conference on Electrical Contacts, 2007, 167-174.
[5]Timsit R S.Electrical Contact Resistance:Properties of Stationary Interfaces[J].IEEE Transactions on Components and Packaging Technology, 1999, 22 (1) :85-98.
新型测量技术 篇9
在炼铁生产过程中, 无钟炉顶高炉为提高冶炼效率, 依据装料制度的不同, 必须实时检测溜槽的倾动及旋转角度, 以便根据炉况进行环形、螺旋、定点和扇形布料方式的选择以实现均匀布料, 从而保障炉况的稳定顺行。在溜槽的旋转角度测量中, 常规方法是利用旋转编码器和计数模块进行检测, 通过编码器产生的码数换算出溜槽的旋转角度。
二、常规检测方法的问题所在
在无钟炉顶高炉的实际应用中我们发现, 布料器的旋转角度总也不能精确测量, 进而无法实现定点和扇形布料。经过仔细观察研究分析, 其原因为旋转编码器累加误差造成。而旋转编码器累加误差的原因是由于齿轮箱内原用的零位装置的机械速比不够精确, 存在误差, 溜槽旋转一圈, 原零位逐渐变化, 经编码器换算后产生累加误差。上述测量方法还存在两个问题:一个是由于编码器安装位置防碍检修, 每次设备检修都要拆除再定位, 影响了高炉复风时间。再者由于炉顶环境相对恶劣, 油污、粉尘使编码器使用寿命大为降低, 无论从使用成本还是维护方面都造成极大压力。
三、角度测量装置的研制与设计
针对上述的问题所在, 我们确定了在齿轮箱内安装固定的接近开关作为旋转零位定位装置, 在箱内旋转下料口上焊制接近体的解决方案, 以消除编码器产生累加误差, 从而精确测量布料溜槽旋转角度, 进而达到实现完善布料方式的目的, 以满足高炉生产要求。
1、需要解决的技术难点
(1) 、无钟炉顶高炉齿轮箱内处于高压、高湿度状态, 必须解决接近开关密封、耐压、防止结露和粘灰等技术难题。
(2) 、考虑到炉顶空间有限, 必须解决定位装置小型化, 利于不休风更换, 便于操作的问题。
(3) 、考率到接近开关与接近体全在齿轮箱内, 必须解决更换时接近距离的问题, 否则, 不是无信号就是碰坏接近开关。
2、测量装置设计
根据高炉齿轮箱内工况要求, 我们自主开发研制了新型无钟炉顶布料溜槽旋转测量装置。其特点如下:
1锁紧螺帽 2限位环 3密封环 4球阀 5密封法兰 6密封室 (气密箱) 7旋转下料口 (与溜槽同步) 8接近开关 9接近体
(1) 、采用专用防护装置
在齿轮箱内高湿度、高压力的恶劣环境下, 接近开关采用氮气吹扫防护, 防护冷却用装置是经过专用计算软件对氮气流场进行计算, 根据计算结果设计氮气吹扫的环缝和入气角度, 确保前端不结露, 不粘灰, 保证了准确的定位信号, 同时对接近开关起到冷却作用。济钢的氮气压力一般在0.4Mpa以上, 可以满足实际使用的要求。
(2) 、密封方式可靠, 安装更换方便
采用了球阀和密封环两道密封方式, 既保证了在齿轮箱内恶劣环境下的正常工作, 又能在正常生产条件下装入或取出接近开关进行检修或更换, 简便快捷。
(3) 、调整更为方便
采用Φ30非齐平二线制接近开关 (图尔克) , 可保证1 0 m m接近距离;在枪外侧部位设置限位环, 安装接近体时调整好限位环位置, 更换时直接插到限位环即可, 解决了更换时接近距离难调的问题。
无钟炉顶布料溜槽旋转测量装置主要构成见图1。
四、编程与定位
定位接近开关信号接入PLC, 而布料溜槽采用变频器控制转速, 溜槽旋转一周的时间基本恒定, 通过PLC计算溜槽旋转一周的时间 (可采用多圈平均取值的方法) , 然后读取溜槽离开零位时间和溜槽运转时间, 可以根据旋转方向计算旋转角度。这样, 不但可以定位, 还可以测量溜槽旋转角度而且不用旋转编码器。溜槽旋转一周, 校对一次零位以消除累加误差, 以达到精确测量和进行定点和扇形布料的功能。
五、应用效果
通过新型无钟炉顶布料溜槽旋转测量系统对溜槽旋转角度的精确测量和定点及扇形布料功能的实现, 可以指导高炉操作者调整装料和送风制度, 可以对高炉的操作制度进行有目的调节, 使高炉处于最佳运行状态;可以指导高炉操作者纠正失常炉况, 为高炉操作增加一个先进的操控手段。同时可以取消旋转编码器, 减少使用成本和维护量, 节省检修时间45分钟以上, 在溜槽旋转角度测量方面是一个创新。
摘要：主要介绍了新型溜槽角度测量装置的研制与应用, 设计了专用防护装置, 并通过PLC编程实现了高炉布料的工艺要求。