BJC型步进式垂线坐标仪江苏南京温诺仪器专业供应
 

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一、概述

BJC型步进式垂线坐标仪是变形类监测仪器，可用于混凝土坝、船闸及高层建筑物的水平位移及挠度的监测。一般与正垂线装置或倒垂线装置配合使用，采用配套的BJ-1型步进式读数仪或接入FWC2000型安全监测自动化系统进行测量。

坐标仪是完全非接触式测量，测值准确可靠、维修方便。结构上具有双支承探头、永久双基准杆、双照准光路等特点，具有自校功能及防潮抗腐蚀性能，测值稳定、连续，故障率低，使用寿命长，结构紧凑、运行稳定。

二、主要技术参数

三、结构与特性

1、    主要结构

图一 BJC型步进式标仪结构示意图

BJC型步进式垂线坐标仪主要由外壳、测量部件、永久底板三部分组成。其中测量部件安装在永久底板上，包括步进电机、传动丝杆、光电探头、探头支撑部件等结构，是传感器的核心部分。永久底板上设有基准杆、温控加热部件和接线盒等装置。见图一。

2、功能特性

（1） 真正非接触式测量。BJC型步进式垂线坐标仪通过步进电机带动光电探头扫描垂线位置，仪器安装、维修及测量的全过程均不与垂线钢丝触碰，保证测值真实、准确，对垂线无任何干扰。

（2） 测量光路由两组互成角度的光电管组成，一次测量过程可以得到垂线X、Y两个方向的测值，即测量一次可以获得垂线该点在坝上下游方向和坝轴线方向的两个位移量，简单实用。

（3） 一次测量可以获得垂线的坐标值及基准杆的坐标值，共四个测值，且测量精度不低于0.1mm。基准杆坐标值可用于检验垂线测值的有效性和准确性。

（4） 探头具有独特的双支承结构，运行平稳可靠，测量精度不因量程加大而降低，且测值重复性好，无须多次反复测量。

（5） 光电探头内具有双重照准光路设计，在一组光路发生故障时，坐标仪会自动启用备用光路进行测量，保证用户在更换探头前仍能正常工作，增强了仪器的可靠性。

（6） 具有永久性仪器底板和基准杆，一方面保证监测资料不会因为仪器拆卸修理或更新而不连续，一方面可用于仪器自诊断。

（7） 具有温控加热装置。当环境温度低于15℃时，温控加热装置自动通电加热，保持仪器内部干燥，保证坐标仪在低温条件下仍然可靠运行。

（8） 坐标仪设计合理，结构紧凑，与同类仪器相比，外形尺寸小、重复性好，便于现场安装使用。

（9） 坐标仪使用维修方便，可以与BJ-1型步进式读数仪配套使用，也可以接入FWC2000安全监测自动化实现自动化测量。

（10）坐标仪采用优质材料精密加工，具有防潮抗锈蚀性能，保证仪器长期稳定运行。

四、测量与计算

当坐标仪接到测量指令后，步进电机启动运转，经传动丝杆带动光电探头作直线运动，安装在光电探头内的两组光路系统随探头运动而依次扫描第一基准杆、被测垂线和第二基准

图二 BJC型步进式垂线坐标仪测量过程示意图

杆的位置。以第一基准杆的位置为参考点，坝下游方向为X正方向，坝轴线方向为Y方向，可以推算出垂线和第二基准杆的坐标值。如图二。

坐标仪的光路系统在探头内呈一定夹角布置，因此沿X单方向扫描所得到的测值可计算出Y方向的测值，不同时刻的测值之差即为此时刻该测点X方向和Y方向的位移。坐标仪的测值算法示意图如图三。

图三 BJC型步进式垂线坐标仪测值算法示意图

从图三可以看出，设参考点的坐标值为 (X0,Y0),  被测点的坐标值为（X,Y）, 两组光路的几何夹角为α, 两组光路扫描过的距离分别为X1、X2，则测点的坐标值解算公式如下：

X=X0+X1

Y=Y0+（X2-X1）* ctan (α)

BJC型步进式垂线坐标仪的测量值是以第一基准杆的坐标为参考点，因此只要第一基准杆的位置不发生变更，整个测量坐标系就不会发生变更，被测垂线的坐标值也就不会因为维修或其它原因而改变，从而保证了测量数据的长期稳定性和连续性。

五、安装与运行

图四 BJC型步进式垂线坐标仪安装示意图

1、安装连接

（1）工作环境符合技术参数要求。

（2）与垂线坐标仪配套的正垂装置或倒垂装置已安装到位，且垂线保护管的有效孔径、垂线浮桶浮力大小等均达到要求，保证垂线在测量范围内自由并能自动复位。

（3）BJC型步进式垂线坐标仪有混凝土支墩式安装、落地式钢架安装、悬臂式钢架安装等方式，见图四。支墩或支架均要求稳定、可靠，与地面或墙面固结，能代表所测部位的变形。用户可根据现场情况，选用适用方式安装，条件允许时，较多采用混凝土支墩式安装。

（4）坐标仪安装平面以垂线位置为中心，一般为500mmX500mm平面，距离地面高度约在1.1米左右，方便操作、使用。安装前可先用水平尺校平，保证安装平面的平整度。

（5）坐标仪固定前应调整位置，尽量保证底板长边平行于大坝上下游方向、垂直于坝轴线方向，且光电探头测量运行方向指向坝下游方向，垂线处于测量区域中心。见图五。

（6）根据坐标仪底板上的安装孔尺寸，在混凝土支墩或钢架上配打安装孔，用螺栓或膨胀螺丝（M10）固定仪器。紧固螺丝时注意均匀用力，防止底板变形，保证仪器运行顺畅。

图五 BJC-50型步进式垂线坐标仪外形及安装尺寸说明

（7）BJC型步进式垂线坐标仪通过两根电缆与外部设备连接：测量控制电缆和加热电源电缆。见图六。

图六 BJC型步进式垂线坐标仪插座盒接线说明

（8）坐标仪用BJ-1型步进式读数仪测量时，只需将读数仪配套的专用电缆两端的插头分别插入读数仪和坐标仪的19芯插座拧紧即可。

（9）坐标仪接入FWC2000型安全监测系统进行测量时，将与测量装置相连的测量控制电缆接入坐标仪接线盒上19芯插座并拧紧。

（10）温控加热装置可根据现场环境情况选择使用，使用时将220VAC电源通过电源电缆直接接入仪器接线盒上的4芯插座（220VAC通过4芯插座1、2脚接入）。保养和维护仪器时，一定要注意用电安全，必须先切断电源后，再进行操作。

2、使用BJ-1型步进式读数仪测量

（1）确保读数仪电池电量充足或外接工作电源，将读数仪配套的专用电缆两端的插头分别插入读数仪和坐标仪的19芯插座拧紧。

（2）读数仪开机，设置菜单，选择垂线测量状态。（具体操作参阅BJ-1型步进式检测仪使用说明书）

（3）在开机菜单界面下，按“测量”键，垂线坐标仪启动测量，光电探头依次扫描第一基准杆、垂线和第二基准杆，并在结束第二基准杆扫描后返回初始位置，完成一次测量。BJC-50型步进式垂线坐标仪的一次测量时间约为60秒。

（4）查看数据。BJC型步进式垂线坐标仪一次测量可以得到垂线X、Y方向和基准杆X、Y方向的4个测值，见图七。安装在永久底板上的两基准杆之间距离是一个恒量，每次测值的误差应在0.1mm以内，用户可以通过比对基准杆X、Y方向的测值，来判断当次测量的有效性和准确性，若基准长度超值，则需补测或查找原因。

图七  BJ-1型步进式读数仪面板及显示示意图

表一垂线坐标仪数据记录表

（5）记录数据。可参考表一进行人工记录，也可以在测量结束后按“确认”键，来保存测量结果。回机房后用配备的RS-232通讯线，分别插在检测仪通讯接口和计算机的串行口上，将测量数据传进电脑，进行数据记录和数据分析。

3、接入FWC2000安全监测自动化系统自动测量

（1）将坐标仪的测量控制电缆接入FWC2010型数据采集装置（内置AMU6004步进式测量模块），完成FWC2000安全监测自动化系统的电气连接，保证坐标仪、数据采集装置、监控计算机之间通讯正常。

（2）由监控计算机发出测量指令，控制垂线坐标仪工作，测量结果自动返回并存储，由FWC2000安全监测系统软件进行分析处理，实现大坝变形的自动化监测。

六、保养与维护

1、    传动丝杆是保证测量精度的关键部件，需重点进行保养。要求每季度用20号机油清洗一次，清洗后的污油必须清除，不得遗留在底板上。当环境湿度和灰尘大时，应适当增加清洗次数。

2、    丝杆两端的向心球轴承和导杆上安装的直线轴承，每季度适当加入机油，要求确实注入轴承内部。

3、    光电探头的光电管孔口一定要保持通畅，如有灰尘及蜘蛛丝等物遮挡，应即时清除。

4、    当光电探头发生故障需要更换时，必须先切断电源。再旋下探头引线的插头和固定探头的六颗螺丝（图八中标出的A-F六颗螺丝），即可卸下探头。

图八 BJC型步进式垂线坐标仪测量部件示意图

5、    在安装新探头时，尽量保证探头的长边与X坐标轴平行，即与丝杆轴线平行，以消除因更换探头而带来的测量误差。为确保安装准确，可在安装时用BJ-1型步进式读数仪进行测量，检查用新探头测量的基准杆测值是否与用原探头测量基准杆测值一样，若有差异，则需调整安装角度，直到测值误差在0.1mm内为止。

6、    若坐标仪测量部件发生故障或需更新时，临时切断220V加热电源，将基座上与底板连接的螺钉卸下，并卸下电缆插座盒，底板和基准杆等仍留在砼支墩或安装支架上，不可碰撞或拆卸移动，以确保仪器的基准点位置不变。

仪器安装前应存放在干燥通风，无尘和无腐蚀气体处。若仪器入库时间过长，在使用前必须清洗上润滑油脂，试运转正常后方可投入正常运行。