BG EO k ON 基康仪器
The W orld leader in Vibrating Wire Technology
BGK-6860引张线仪
安装使用手册
基康仪器（北京）有限公司
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目录
1. 概述 (1)
2. 技术指标 (1)
3. 技术特点 (1)
4. 基本原理 (2)
5. BGK-6860的仪器结构 (3)
6. 仪器的安装方法 (4)
6.1.加工安装螺孔 (4)
6.2.放置仪器 (5)
6.3.调整位置 (5)
7. 配合BGK-6860-10/11测点箱及固定端、张紧端的安装 (5)
8. 使用方法 (6)
8.1.数字量输出的连接方法。 (6)
8.2.模拟量输出连接方法 (7)
8.3.标定方法 (9)
8.4.现场检验 (9)
8.5.观测数据处理方法 (11)
9. 常见故障与排除方法 (12)
[附表1] (14)
1.概述
BGK-6860型引张线坐标仪是新型的智能型自动观测引张线的仪器，可用于观测大坝、桥梁、码头等大型建筑物的水平位移。
BGK-6860型引张线坐标仪应用以CCD器件为核心的光电一体化智能型传感器检测微量位移，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机箱，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、技术配套性好等特点。
BGK-6860引张线坐标仪可配合BGK-6860-10/12测点箱及端点箱组成一个完整的测量系统，并具备人工观测装置。
2.技术指标
测量范围：50mm
分辨率：0.01mm
精度：0.1mm
电学漂移：无
环境温度：-10℃～ + 40℃
环境湿度：100%RH
遥测接口：RS485、4～20mA或0～5V模拟信号
供电电压：AC 220V，50HZ或AC 36V，50HZ
功耗：5W
体积：120mm×80mm×180mm
重量：0.8Kg
3.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元，无电
学漂移问题，可靠性强。
3)真正的非接触式测量，安装时不影响引张线的原有工作状态。
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，根据需要也可以配接模拟量输出接口，便于接入各类分
布式工程安全监测系统。
7)正置、倒置安装皆可，安装高度可调，适应多种水槽高度及保护箱尺寸。
4.基本原理
引张线坐标仪是引张线法中用来观测建筑物水平位移变形的光电测量仪器。引张线法用于直线型建筑物（如直线大坝）的水平位移观测。在直线型建筑物的两端建立引张线端点（一般建在倒垂点附近），端点之间悬挂一条施加张力的不锈钢丝（最好选用铟钢丝），称为“引张线”。利用引张线建立的标准直线作为永久测量标志来测定建筑物各部位垂直于该标准直线方向上的水平位移。最早的引张线坐标仪采用固定水平标尺进行人工观测，八十年代电测量方法问世并不断升级换代。不少电测量方法都需要在引张线上附加测量部件，不仅安装麻烦，而且改变了原引张线的力学状态，不
路中，其阴影投射到光接收器上被CCD识别、处理、量化成与引张线位置相对应的数据。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，以能充分覆盖引张线的运动范围和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
仪器电源经外部输入交流220V（或选择36V）电压，输出两组5V和一组12V直流电压供内部电路使用。
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。
如需模拟量输出，则可在仪器上加装数/模转换器即可得到不同的物理量输出。
5.BGK-6860的仪器结构
本仪器的机箱用模具制造，全封闭式结构，具有良好的防潮性能。仪器结构布置如图3所示。
为表达方便，在介绍BGK-6860引张线坐标仪结构时不涉及测点保护箱、浮船、水槽及人工测读标尺等内容,有关内容在第7节中说明。
图3中引张线坐标仪由仪器主体、可供垂直升降调整的台架和可供垂直引张线方向水平调整的安装调节板三部分组成。仪器主体上部内置CCD光接收器，下部内置平行光光源，中间空间供引张线穿行和运动，同时设置了CCD光接收器密封窗口和平行光光源密封窗口。在仪器中CCD传感器布置与仪器主体机箱外槽口的关系为从外到里数值增大（即从0－50）。在仪器主体两侧分别通过涵道接出电源线和通讯线。仪器后盖及密封窗口均采用橡胶密封条压封。CCD接收器和平行光光源两个内置单元机体分别采用模具制造，导轨定位，定位准确，互换性好。
为了适应不同的大坝安全自动化监测系统的需要，本仪器除提供RS485遥测接口外，还可以提供模拟量输出接口。模拟量接口独立设置在一个全封闭的小仪器盒中。
对于采用其它厂家的测点保护箱装置或进行电测改造，可按照以下方式安装。
6.1.加工安装螺孔
本仪器可布置在各类引张线测点保护箱内左侧或右侧（要求箱体内部净高不低于195mm，推荐配用BGK－6860－1测点保护箱，详见第7节），传感器本身需占用面积为130×130mm2。为了固定仪器底板，需要在保护箱底板上加工4个安装螺孔，位置和尺寸见图4。注意底板的中心线也可看做是引张丝的水平投影。
图4 保护箱底板安装孔位置图
6.2.放置仪器
先将升降台架固定在安装调整板上，然后将仪器主体与升降台架连接组装成一体放入引张线测点保护箱内。
6.3.调整位置
利用升降台架调整引张线坐标仪的垂直方向位置，使引张线处于仪器主体中间位置，后锁紧升降台架固定螺栓。利用仪器安装调整板两侧的长条孔和4个固定螺栓调整引张线坐标仪的水平方向位置，使引张线处于仪器主体镜头中心附近的位置，然后锁紧4个螺栓。
7.配合BGK-6860-1/1A测点箱及固定端、张紧端的安装
BGK-6800-1/1A引张线测点箱是专门为BGK-6800引张线坐标仪配套装置，它包含箱体（含底板）、水槽、浮船、人工读数标尺等设备，在箱体底板上已经预留有BGK-6800引张线坐标仪的安装孔，安装时可参照第六节方法直接将其固定即可。
引张线机械系统的安装可选择两种方式，一种为常规的露天布置，每个测点需要设置测墩，墩的高度1.2m至1.5m，引张线钢丝采用钢管保护，。另一种是埋入式布置，测点半埋入方式，引张线钢丝保用PVC保护管并埋入地下，适合土坝或其它老坝的改造安装（一般不推荐此方法，除非场地限制或因交通影响）。图5为露天布置示意图,图6a＼b＼c分别为BGK-6860引张线仪的安装详图。
图5 引张线的布置示意图
图6a 测点箱及引张线仪的安装立面图
图6b 测点箱及引张线仪的安装平面图
图5c 测点箱底板的安装尺寸
各测点箱尽可能布置在同一高程上，高程误差应小于1厘米。值得注意的是，在安装引张线时铟钢丝的高度可能有一定的差别，这个时候只需要向水槽添加或减少液体，使液面高度符合要求。
8.使用方法
8.1.数字量输出的连接方法。
BGK-6860型CCD引张线坐标仪输出数字信号，因引张线坐标仪本身不含数据存储单元，系统测量时需要数据采集装置（MCU），如北京基康DATASMART-2000、基美星2380MCU等，也可配接其它有RS485下位机接口的数据采集设备。有关数据采集器的详细说明请参见数据采集器的使用说明书。
（1）BGK-6860型CCD引张线坐标仪与数据采集单元（MCU）的连接
引张线观测仪器系统连接方法如图5所示。每台引张线坐标仪的电源和通讯都分别设置有电源及信号输出接线端。在系统连接时，分别用电源线和通讯线将它们并接起来。电源线使用2.5mm2截面电源电缆，当用36V电源时，应将36V变压器放置在中间位置，以减小线路上的压降。
图7 系统连接框图
引张线坐标仪与数据采集器之间可通过4芯双绞通讯线连接，传感器的信号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：
引张线坐标仪（P2、P3) MDC数采（RS485传感器接口）
1 （D+）———————————— 6（D+）
2 （D-）———————————— 7（D-）
图8 MCU与引张线坐标仪的接线图
当使用数据采集器使用密封机箱时，引张线坐标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）引张线坐标仪地址编码设置
BGK-6860型引张线坐标仪的地址编码可由内部单片机写死，每一引张线坐标仪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相连的各引张线测点的地址编码（见相关测控软件使用说明书）。
8.2.模拟量输出连接方法
如果现场测量控制单元（MCU）不具备RS485传感器接口，为了便于将引张线坐标仪接入各类工程安全监测系统，引张线坐标仪可以另外配接模拟量接口。
（1）基本参数
量程： 50mm
模拟量输出：V
0～5V
out
4～20mA
I
out
（2）原理框图
图9 BGK-6860型CCD引张线坐标仪D/A转换原理框图
（3）接线及跳线选择
图10 接线及跳线选择图
信号输入：接引张线坐标仪信号输出端。
AC1～3 ：其中一个接交流输入，一个接引张线坐标仪电源输入端，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。
8.3.标定方法
由于引张线坐标仪在现场安装后不便于进行现场标定，建议用户可利用垂线仪标定装置(选购件)在室内对各台引张线坐标仪进行标定，标定时应避免强光干扰。
（1）标定装置
标定装置及其安装方法如图11所示。标定器安装在标定架上，标定架安装在底板上。标定器由带手动调节旋钮的位移产生装置、夹紧活动导杆、位移监视仪表（如50mm量程百分表）等三部分组成。标定器位移产生装置行程为60mm。标定器和标定架合称标定装置，注意在标定时应使引张线坐标仪倒置。
（2）标定方法
①标定步长：5mm或10mm。
②输入位移由手动调节旋钮产生，用百分表监视位移量。步长5mm，每输入一步位移后记录下相应的仪器读数（由数据采集器或其他专用仪表产生）。5-45mm为正程，45-5mm为反程。相邻的正程与反程称为一次循环。标定时做三次循环。
③将标定数据和计算结果列表打印，如附表1所示。
8.4.现场检验
采用顶点正偏离和负偏离三角测试方法对现场安装的引张线观测系统进行检验。
（1）三角测试方法
①选择三角测试顶点位置。一般选择该条引张线1/2长度附近的测点位置作为三角测试顶点。
②丈量引张线两端间总长度及固定端至各测点仪器中心的距离。
③利用磁性千分表架在三角测试顶点用夹线卡夹住引张线，记录下千分表读数和一组各台仪器的初始观测值。
④利用磁性千分表架在三角测试顶点对引张线做正偏离测试并记下正偏离量。分别记录下测试的观测数据。
⑤采用相同方法做负偏离测试并分别记录下负偏离量和观测值。
⑥计算理论值和各组测试的最大偏差。
⑦我公司向用户提供三角测试计算软件
（2）应用实例
某坝顶引张线三角测试结果。
表2 引张线测点顶点正偏离三角测试结果
测点编号距固定端距离
(m)
初始观测值
(mm)
偏移后观测值
(mm)
实测偏移量
(mm)
理论偏移量
(mm)
偏差
(mm)
YZ1 10.0 15.63 17.27 1.64 1.62 0.02 YZ2 27.3 23.64 28.09 4.45 4.43 0.02 YZ3 44.8 23.88 31.11 7.23 7.28
-0.05 YZ4 62.2 19.35 29.49 10.14 10.10
0.04
YZ5 79.8 20.66 33.62 12.96 12.96
0.00
YZ6 103.3 28.46 37.42 8.96 9.08 -0.12
YZ7 122.3 24.83 30.82 5.99 5.94 0.05 YZ8 135.3 18.88 22.72 3.84 3.80 0.04 YZ9 148.3 29.48 31.15 1.67 1.65 0.02 注：三角形顶点位置YZ5，三角形顶点偏移量12.96mm。
图12 坝顶引张线测点顶点正偏离三角形校验图
（注：图中圆圈为实测值）
表3 引张线测点顶点负偏离三角测试结果
测点号
距固定端
距离 (m)
初始观测值(mm)
偏移后观测值(mm)
实测偏移量(mm)
理论偏移量 (mm)
偏 差(mm)
YZ1 10.0 15.63 14.94 -0.69 -0.77 0.08 YZ2 27.3 23.64 21.46 -2.18 -2.10 -0.08 YZ3 44.8 23.88 20.32 -3.56 -3.45 -0.11 YZ4 62.2 19.35 14.38 -4.97 -4.79 -0.18 YZ5 79.8 20.66 14.51 -6.15 -6.15 0.00 YZ6 103.3 28.46 24.08 -4.38 -4.31 -0.07 YZ7 122.3 24.83 21.90 -2.93 -2.82 -0.11 YZ8 135.3 18.88 17.02 -1.86 -1.80 -0.06 YZ9 148.3 29.48 28.66 -0.82 -0.78 -0.04
注：三角形顶点位置YZ5，三角形顶点偏移量 -6.15mm 。
8.5. 观1) 图 为Y0偏移量为：
量输出引张线坐标仪的比例系数因数据采集器的不同而各有差异。
上述计算结果ΔY 表示的是各测点引张线的位置相对于仪器的偏移量，其方向如图所示。在实际应用中应根据引张线坐标仪器的实际布置方向将ΔY 换算成被测物体的位移量。
如果引张线端点是活动的，即引张线的位置本身有偏移量，则应根据引张线端点的位移量计算出观测点所在的位置的引张线的位移，再加上仪器相对于引张线的位移，即是被测物体的实际位移量。
2) 数据处理软件
基康仪器（北京）有限公司为垂线/引张线自动化监测提供相关测量控制及数据处理软件，其详细使用说明请参阅相关手册。
9. 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4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4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。
表4 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 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4mA ）
光线太弱错误
CCD 器件故障 送修 外界光线干扰
光源光线太强 检查遮光罩 调节光强 数字量输出61.000，模拟量输出极大值（5V 或20mA ）
光线太强错误
CCD 器件故障
送修
外界光干扰光弱、光强光路有脏物检查遮光罩调节光强清除脏物
数据不稳检查光源及光路
引张线坐标仪故障送修
数据不变化检查光路镜头或CCD上有脏物清除脏物
检查引张线坐标仪与接线盒连接线路连接线接触不好接好连线
模拟量输出不正
常(数据乱变或不
更新) 检查D/A芯片AD420D/A转换有问题更换AD420芯片更换外部接线盒
[附表1]
BGK-6860型CCD 引张线坐标仪标定结果表样
仪器型号：BGK-6860型引张线坐标仪 仪器编号：
输 出 读 数 （单位：mm ）
第 一 次 第 二 次 第 三 次 输入 位移 （mm ）
正行程
反行程
正行程
反行程
正行程
反行程
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
测 试 结 果
非 线 性 误 差
回 程 误 差 重 复 性 误 差
绝对（mm ） 相对（%） 绝对（mm ）相对（%）绝对（mm ） 相对（%）
比 例 系 数
测试地点： 测试日期： 测试人员： 数据处理：