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小体积随钻存储测斜仪的设计及校准方法
康厚清
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2018(045)004
【摘要】针对煤矿现有随钻测斜仪体积大、不适合直径50 mm钻杆随钻测量,以及校准时间长的问题,首先采用MEMS传感器设计了直径25 mm随钻存储小体积测斜仪;其次采用椭球拟合方法对MEMS传感器误差进行补偿,并通过空间坐标变换,采用20基准点对测斜仪进行校准;最后对测斜仪校准前后数据进行了对比测试.结果表明,所设计的随钻测斜仪实现过水面积471 mm2,校准时间由4～5 h缩短至15 min,倾角均方根误差由0.57°降到0.08°,方位角均方根误差由3.90°降到0.85°,适合直径50 mm钻杆的随钻存储测量.
【总页数】5页(P54-58)
【作者】康厚清
【作者单位】瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400037
【正文语种】中文
【中图分类】P634.7
【相关文献】
1.存储式随钻测斜仪的研制 [J], 王岚
2.小体积随钻测斜仪的结构研究 [J], 杨鹏飞
3.光纤陀螺随钻测斜仪井眼轨迹校正方法研究 [J], 高爽; 张若愚; 李玲玲
4.井下随钻测斜仪误差校准方法及系统研究 [J], 张禾;周芮;薛文明
5.钻孔测斜仪校准装置及校准方法 [J], 马建敏;卫琴芳;刘一
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测斜仪安全操作规程本文档旨在确保测斜仪的安全操作，帮助使用者正确使用测斜仪并避免潜在的安全风险。
1. 引言测斜仪是一种用于测量斜坡、岩石边坡等斜面变形的工具。
在使用测斜仪时，必须遵守以下安全操作规程，以确保使用者和环境的安全。
2. 设备概述测斜仪由以下几部分组成： - 仪器主机：包括显示屏、控制按钮等功能部件。
- 探头：用于测量斜度和倾斜角。
- 电源：为测斜仪提供电力。
3. 操作准备在使用测斜仪之前，请进行以下操作准备：- 确保工作场所安全，清除障碍物，确保有足够的空间进行操作。
- 检查测斜仪的外观是否完好，探头是否正常。
- 接通电源，并确保电源电压稳定。
- 将测斜仪放置在平稳的工作台上，并固定好。
4. 操作步骤4.1 打开测斜仪按下电源按钮，等待测斜仪启动，显示屏亮起。
4.2 参数设置在显示屏上选择合适的测量模式和参数设置。
根据实际需求，可以选择测量时间间隔、数据保存方式等参数。
4.3 安装探头将探头连接到测斜仪主机上，确保连接牢固。
避免在安装过程中对探头造成损坏。
4.4 定位校准将测斜仪放置在需要测量的斜面上，并进行定位校准。
避免在不稳定的地面上使用测斜仪，以免发生意外。
4.5 开始测量按下开始测量按钮，测斜仪开始记录数据。
在测量过程中，应保持测斜仪的稳定，避免外部震动对测量结果的影响。
4.6 结束测量测量完成后，按下停止按钮停止测量，并进行数据保存。
4.7 数据处理与分析将测量数据导出到计算机或其他设备进行处理和分析。
根据实际需要，可以使用合适的软件工具进行数据处理和可视化显示。
5. 安全注意事项在使用测斜仪时，务必注意以下事项： - 避免测斜仪与水、油等液体接触，以免损坏设备。
- 不要将测斜仪暴露在高温、潮湿或恶劣环境中，以免影响测量精度和设备寿命。
- 在测量过程中，不要随意移动测斜仪，以免干扰测量结果。
- 不要将测斜仪用于超过其额定测量范围的斜面，以免导致设备损坏和人身安全问题。
CX-3C型基坑测斜仪说明书1. 引言本说明书旨在介绍CX-3C型基坑测斜仪的功能、使用方法和注意事项。
CX-3C型基坑测斜仪是一种用于测量基坑斜度的仪器，可广泛应用于建筑、道路工程等领域。
2. 产品描述CX-3C型基坑测斜仪是一款便携式测量仪器，采用高精度传感器和先进的数据处理技术，能够准确测量基坑的斜度。
其主要特点包括：•高精度测量：采用高精度传感器，能够实时监测并测量基坑的斜度，精确到小数位；•便携式设计：小巧轻便，方便携带，便于在不同工地使用；•易于操作：简单直观的操作界面，使用方便，操作简单；•数据保存功能：支持数据保存与导出，方便后期分析和记录。
3. 使用方法使用CX-3C型基坑测斜仪需要按照以下步骤进行：3.1 准备工作确保CX-3C型基坑测斜仪已经充电，电量充足。
检查仪器是否正常，并确保测量区域没有明显的遮挡物。
3.2 设置仪器打开仪器电源，待仪器启动之后，进入设置界面。
根据实际情况设置测量模式、单位等参数。
3.3 安装仪器将CX-3C型基坑测斜仪安装在需要测量的基坑上。
确保仪器与基坑平面保持垂直，并紧固好。
3.4 开始测量按下测量按钮开始测量。
仪器将实时显示当前基坑的斜度，并保存测量数据。
3.5 结束测量测量完成之后，按下停止按钮结束测量。
仪器将停止测量，并将数据保存。
4. 注意事项在使用CX-3C型基坑测斜仪时，需要注意以下事项：•在安装仪器时，确保仪器与基坑平面保持垂直，否则会影响测量精度；•在使用过程中，不要随意移动或拆卸仪器，以免影响测量结果；•仪器应存放在干燥、通风的环境中，避免受潮或受阳光直射；•若长时间不使用仪器，应及时关闭电源，以节省电量和延长电池寿命；•在测量过程中，如遇到异常情况或故障，请及时停止使用并联系售后服务。
5. 维护与保养CX-3C型基坑测斜仪作为一种精密仪器，在使用过程中需要定期进行维护与保养。
常见的维护与保养内容包括：•定期清洁：使用干净柔软的布擦拭仪器表面，避免使用化学溶剂或腐蚀性液体；•校准仪器：定期校准仪器，确保测量精度；•更换电池：电池电量过低时，及时更换电池。
微机械电子式测斜仪1. 引言测斜是指利用测斜仪器测量地表或地下结构物倾斜角度的一种技术。
在工程领域中，测斜仪的应用非常广泛，可以用于测量建筑物、桥梁、坑道等结构物的倾斜情况，为工程安全评估和监测提供参考数据。
微机械电子式测斜仪则是一种结合了微机械技术和电子技术的测斜仪器，具有体积小、精度高、便于安装和使用等优点。
本文将介绍微机械电子式测斜仪的工作原理、主要特点以及应用领域等内容。
2. 工作原理微机械电子式测斜仪采用了MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）技术，将微机械传感器与电子技术相结合，实现了倾斜角度的测量。
其工作原理可以简述为：1.微机械传感器感知倾斜角度：微机械传感器通常采用加速度计和陀螺仪等器件，通过感知地面的重力和角速度信息，测量出倾斜角度。
2.传感器信号处理：微机械电子式测斜仪内部搭载了专门的电路和芯片，对传感器产生的电信号进行放大、滤波和数字化等处理，以获得准确的倾斜角度数据。
3.数据显示与输出：倾斜角度数据通过内置的显示屏或者输出接口展示给用户。
用户可以直接通过显示屏读取数据，也可以通过接口将数据传输至计算机或其他设备进行进一步处理和分析。
3. 主要特点微机械电子式测斜仪相比传统的机械式测斜仪具有以下主要特点：3.1. 小型化设计微机械电子式测斜仪采用了微机械技术，使仪器的体积大大减小。
传统的机械式测斜仪通常体积较大，不便于携带和安装，而微机械电子式测斜仪可以轻松携带，方便实施。
3.2. 高精度测量微机械电子式测斜仪的传感器采用了高精度的微机械元件，可以实现更准确的角度测量。
传统的机械式测斜仪在精度上较低，受到环境因素的影响较大，而微机械电子式测斜仪可以在不同环境下保持较高的测量精度。
3.3. 方便快捷的数据处理微机械电子式测斜仪内部集成了数据处理芯片，能够将测量得到的倾斜角度数据进行快速处理，并进行显示或输出。
传统的机械式测斜仪需要手动记录数据，不便于后续处理和分析。
CX-系列测斜仪说明书CX－系列测斜仪使用说明书一概述CX—系列测斜仪（包含基坑测斜仪CX-3B、CX-3C、CX-3D，剖面沉降仪CX-4B、CX-4C、CX-4D）主要用于测量深基坑、边坡、地基、水平位移以及剖面沉降。
通过钻孔方式，将测量槽管埋入地下，当基坑、边坑、地基产生形变时，测斜槽管随之变形，测斜探头上滑轮顺槽而下逐点测试，从而可精确测出水平位移量ΔX,Y。
根据ΔX,Y 的值大小，作出预报，指导施工。
该仪器通过国家计量权威机构鉴定，并通过大量工程检验。
测试数据真实可靠，仪器操作简便，抗震性远超过进口产品，适合各种野外环境，是目前基坑、边坡、地基测斜的专用测试仪。
二主要工作原理该仪器采用最新进口倾角传感器作为敏感元件，它是一个力平衡式的伺服系统，当传感器探头相对于地球重心方向产生倾角时，由于重力作用，传感器中敏感元件相对于铅锤方向摆动一个角度，通过高灵敏的微电子换能器将此角度转换成信号，经过分析处理，直接在液晶屏上显示被测点的水平位移量ΔX,Y值，并存入仪器中，通过串口送入计算机中处理，探头抗震性达到50000g，超过进口同类产品的20倍。
该仪器的敏感元件具有精度高，稳定性好，重复性高，漂移小，热稳定性高等优点。
原来主要用于航天器上导航，近些年由于成本下降用于测斜仪，采用军品器件可靠性高，采用三层固化密封，彻底解决了仪器进水问题。
仪器原理图见（图一）。
图一仪器原理方框图该仪器机械设计在原有基础上作了较大改进，3层密封性能可靠，探头采用全不锈钢材料，外径更小，维修携带更方便。
仪器安装示意图见基坑测斜仪（图二）、剖面沉降仪（图三）。
图三剖面沉降仪图二基坑测斜仪三主要技术指标1.探头尺寸：CX-3C系列：长780mm、直径φ28mm，导轮间距：500mm2.测量精度：±0.02mm/500mm，分辨率±8秒；系统精度:±4mm/15m;数字量显示:4.5位;记录方式:自动采集3.角度测量范围：0°～±30°；4.测试深度最大1000m;水压10Mp5.工作电压：内置可充锂电池组+7.2V；6.工作温度：-10℃～+60℃；7.抗震性50000g（国内最高200g，进口2000g）（彻底解决了由于碰撞而损坏仪器的可能性）。
目录第1章概述 (3)1.1 系统组成 (3)1.2 性能指标 (4)第2章系统原理 (6)2.1 测头结构描述 (6)2.2 系统原理 (7)第3章测读仪的使用 (9)3.1 主菜单介绍 (9)3.2 按键操作 (9)3.3 记录管理 (9)3.4 工程设置 (13)3.5 通讯 (15)3.6 其他 (16)第4章数据处理软件的使用 (18)4.1 安装与卸载 (18)4.2 数据库格式转换 (19)4.3 软件初始设置 (20)4.4 软件界面窗口介绍 (21)4.5 测孔配置 (22)4.6 记录管理 (24)4.7 图表分析 (26)4.8 通讯 (32)4.9 系统设置 (34)第5章维护保养及故障诊断 (37)5.1 常见故障诊断及排除 (37)5.2 使用后的保养 (38)5.3 率定 (38)5.4 各连接器针脚定义 (39)第6章售后服务 (40)第1章概述CX系列钻孔测斜仪是专门用于岩土地基位移测量的仪器。
适用于各种岩土地基横向位移的测量，如水利库坝、堤防、岩土边坡、城市建设地基、基坑开挖、打桩、铁路、公路交通边坡、煤田、矿井、电力建设以及各种地下结构工程的部水平位移的测量。
在城市建设中，存在着深层土体位移的现象，测斜仪的测量数据可以反映出支护结构位移和应力的变化及基坑形状，从而可以知道周围建筑设施的安全状况。
测斜仪对于工程建设的安全施工和长期稳定性检测都是十分必要的，它的应用日益受到重视，许多地方已经制订或正在制订有关规，明确要求在较深基坑施工中必须进行水平位移的监测。
1.1系统组成CX系列钻孔测斜仪系统由测头、测读仪、数据处理软件三大部分组成。
1.1.1测头测头是测斜仪系统的核心，其部装有精密传感器，用以敏感不同深度测点相对于地垂线之间的角度，进而计算出各测点之间的位移变化量。
测斜仪系统的测量精度取决于测头的测量精度，测头中的核心部件是石英挠性加速度计。
1.1.2测读仪测读仪是测斜仪数据输出的二次仪表，用以完成测头数据的接收、显示、存贮功能，并向PC机输出测量数据。
HCX-5型智能数显测斜仪使用说明书冀制09000060号任丘市京联测斜仪厂通讯地址：任丘市乙-253信箱电话：E-mail:1、概述图1显示了测斜仪系统的各组成部分。
探头连着一根与读数仪相连的特殊电缆和带槽口的测斜管。
这本手册描述了测斜仪探头和电缆的使用及维护方法。
2、测斜仪原理在岩土工程领域，测斜仪主要用于测量大地运动，诸如：可能产生在不稳固边坡（滑坡）或挖方工程周围的侧向运动等。
也可用来监测堤坝、芯墙的稳定性，打桩或钻孔的布置的偏差，以及在回填、筑堤和地下储罐的土体沉陷等。
图2测斜管所有这些场合，通常要在土体的钻孔内安装一根管、或将管浇筑在混凝土结构中、也可将管埋在筑堤等之中。
该种测斜管有四个槽口（图2），以配合滑动式测斜仪探头的小滑轮（图1），探头悬在和读数仪相连的电缆一端，来测量测斜管的竖直倾斜，用这种方法来探测由于地层移动引起的倾斜。
探头本身包括一个受重力作用的铅垂摆，大多数测斜仪使用一个力平衡伺服加速度仪，其位置传感器可以探测铅垂的位置，并且提供足够的恢复力使摆回到竖直零位置。
从竖直零位置倾斜的越大，恢复力也越大，因而摆块不能自由运动。
恢复力的大小，转变成电信号输出，在读数装置上显示，成为倾斜的量度。
由于恢复力和倾斜角的正弦成正比，因而输出值也和测孔水平偏移成正比。
为了获得测斜仪测斜管周围地层的一个完整的观测报告，有必要在测斜管周围进行一系列倾斜观测。
测斜仪探头有两组小滑轮，距离相隔0.5m，将探头放到测斜管底部进行读数时，即开始了测斜管观测。
探头在每一个0.5米进行读数，一直到达测斜管的顶部，这组读数被称为A+读数，为使操作过程简单，一般在电缆0.5米作有一个标记。
把探头从测斜管中取出，旋转180°，重新放入测斜管中，方法同上，又可得到另一数据（A-读数）。
数据处理时，将读数（A+、A-）相结合（用一组数据减去另一组数据），以此来消除力平衡伺服加速度计的零偏的影响。
测斜仪探头在竖直位置时读数产生零偏差。
测斜仪的使用注意事项测斜仪是一种专用于测量斜面倾斜角度的设备。
它主要由传感器、采集器、数据处理器和显示屏等组成。
在使用测斜仪时，需要注意一些事项，以确保测量的准确性和设备的长期使用。
1. 设备介绍测斜仪包括水平仪、测斜仪芯片、采集器和数据处理器。
其通过连接到计算机进行数据传输，从而得出精确的倾斜角度数据。
水平仪用于校准测斜仪的横向和纵向。
测斜仪芯片是将倾斜数据写入采集器。
采集器用于存储数据，并将数据传输到计算机。
数据处理器用于提取、分析和显示数据。
2. 使用前的准备工作在使用测斜仪前，需要进行以下准备工作：•仔细阅读设备操作说明书和相关标准，了解测量的技术规范，选定具有代表性的测量点。
•检查设备的电源、电缆、传感器、采集器以及数据处理器是否完好无损。
•检查设备零件是否正常并适当校准。
•将设备放置在稳定的基准面上，并保持其水平并尝试摇晃以检查是否有松动或偏差。
3. 测量过程中的注意事项在进行测量时，需要注意以下几点：•在积极配合和协调下进行测量操作，尽可能减少误操作因素。
•对测斜仪进行水平调整以及运用铅垂线校准测量仪器进行高度正确定位。
确保设备足够的稳定性。
•在进行测量之前，测量点需要清理干净，以确保精确读数。
•为了确保准确度和可重复性，需要避免触碰测斜仪，避免磕碰，避免改变设备的位置或方向。
•将检测数据及时记录下来，并进行标记，以免与其他数据混淆。
•注意电量及电缆连接，确保设备能持续正常工作4. 存储和维护为确保设备的长期使用，需要做到以下几点：•定时清洁设备，保持其外部干净。
特别是传感器和传输电缆的清洗维护非常重要，避免灰尘、泥沙等物影响测量精度。
•在使用前避免将设备长时间置于高温、潮湿、腐蚀或振动环境中，以保证设备的正常使用寿命。
•定期对设备进行维护和检修，以及更换过时或磨损的部件。
•将设备存放在干燥，无水分和充满UV紫外线的环境中，以保证设备的长期稳定性。
5. 安全注意事项在使用测斜仪时，需要注意以下安全事项：•不要将任何物体放在设备上方，以避免设备倒塌。
测斜仪规格安全操作及保养规程概述测斜仪是一种专用仪器，用于测量土壤或岩石的倾斜角度，以评估地质灾害等风险。
本文档将介绍测斜仪的规格、安全操作和保养规程，以确保测斜仪的正常运行和使用寿命。
规格测斜仪需要满足以下规格：•测量范围: ± 90°•测量精度: ≤0.01°•工作温度: -10℃~+50℃•监测点数量: 10~16•数据输出: RS232/RS485接口注意：具体规格可能根据不同品牌或型号而有所不同，请在使用前查阅说明书。
安全操作1. 使用前的准备工作在使用前，应进行以下准备工作，以确保安全操作：•检查测斜仪是否符合规定的规格和技术标准。
•确定监测区域的安全情况，判断是否存在危险或安全隐患。
•选择适当的安装位置，并进行必要的土方或岩石破碎，确保测斜仪能够正确地安装在监测点上。
•使用合适的工具和附件，按照说明书正常安装测斜仪。
2. 正确的操作方式在正常操作测斜仪时，一定要进行以下操作：•避免测斜仪受到强烈震动，因为这可能会影响测量结果。
•在读取数据时，不要用力拉扯仪器，以免损坏电缆。
•确保测斜仪的接线正确，所有接口和插头都应紧固牢固，以确保数据准确。
•避免将测斜仪接在高电压电网之上，以避免测斜仪损坏或对使用者造成伤害。
•避免测斜仪受到水、火、静电、电磁干扰等可能的外部因素，以免人员伤亡或测量结果不准确。
3. 废弃的测斜仪测斜仪生命周期的结束需要进行安全处理，处理测斜仪时需要注意以下几点：•由专业人员拆卸和处理仪器。
•严禁将测斜仪随意丢弃或直接抛弃。
•废弃仪器需要经过合法途径进行回收和处理。
保养规程为了保证测斜仪的长期正常运行，需要对其定期进行保养维护。
下面是测斜仪的保养规程：1. 日常保养•定期检查测斜仪外观，如果发现有损坏或异常外观，应及时更换或修复。
•定期检查测斜仪的电源线和数据线是否断裂或损坏，如有问题应及时更换。
•定期清洁测斜仪表面和电缆接口，避免电缆接口接触不良导致数据误差。
