JSS30A數(shù)顯收斂儀技術(shù)指標及原理

更新時間：2017-06-26

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JSS30A數(shù)顯收斂儀適用于量測隧道,巷道,峒室及其它工程圍巖周邊任意方向兩點間的距離微小變化,達到評定工程穩(wěn)定性,研究工程圍巖及支護的變形發(fā)展規(guī)律,確定合理支護參數(shù)的目的。數(shù)顯收斂儀由連接、測力、測距三部分組成，其結(jié)構(gòu)新穎、操作簡便、測量精度高。
數(shù)顯收斂儀量測數(shù)據(jù)處理-回歸分析
在現(xiàn)場測試中，由于測試條件、人員等因素的影響，給測試數(shù)據(jù)造成偶然誤差，使散點圖上下波動，應用中必須進行數(shù)學處理，以某一函數(shù)式來表示，進而獲得能較準確反映實際情況的典型曲線，找出測試數(shù)據(jù)隨時間變化的規(guī)律，并推算測試數(shù)據(jù)的極值，為監(jiān)控設計提供重要信息。
一元線性回歸
一元線性回歸是研究被測物理量隨時間呈線性變化的規(guī)律，若被測物理量（位移）為y,觀測時間為x，找出一直線函數(shù)式來表示兩個變量Y與X的關(guān)系，即：y=a+bx。實測數(shù)據(jù)散點一般都不在直線上，要使選擇的直線與實際散點相差zui小，zui有代表性，故采用zui小二乘法原理來判別。即使平方和:達到zui小的回歸線是的。使上述平方和達到zui小的回歸線的A、B分別為：b=Lxy/Lxx
其中：
一元非線性回歸
在現(xiàn)場測試中，兩變量之間多數(shù)不是線性關(guān)系，而是某種曲線關(guān)系，如何選擇適當類型的曲線，進行一元非線性回歸，可按下述步聚進行：
①選擇能代表兩變量X與Y之間內(nèi)在關(guān)系的函數(shù)類型。在選擇中，主要是從散點圖的分布特征，變化點－是否具有收斂性等特點，進行選擇，具體工程應用中，選擇何種曲線函數(shù)，不能單純那依靠理論上的推導，還要借鑒以往的經(jīng)驗，才能選出滿意的函數(shù)類型。
②求出兩不變量x與y相關(guān)函數(shù)中的未知參數(shù)。欲求非線性函數(shù)中的未知參數(shù)，首先是通過把非線性的函數(shù)轉(zhuǎn)化為線性函數(shù)關(guān)系（Y=A+BX），然后按線性函數(shù)求未知參數(shù)的方法求出未知參數(shù)，再由參數(shù)變換式求得選定的曲線函數(shù)的未知參數(shù)，而得到曲線函數(shù)的回歸方程。
③經(jīng)過剩余標準離差分析，感到精度不夠理想時，則可另選擇一種曲線函數(shù)按上述步聚在進行重新分析。
算例（以筆架山2＃隧道DK71+334斷面處拱頂位移為例）
1、用指數(shù)函數(shù)進行回歸（）：
①求未知參數(shù)a、b將取自然對數(shù)：Lny=Lna-b/x,令y’=Lny;x’=1/x； a’=Lna;b’=-b則有：y’=a’+b’Lnx
②用一元線性回歸列表計算方法，求出線性回歸系數(shù)a’、b’。
2、用常對數(shù)函數(shù)進行回歸（）：
①求未知參數(shù)a、b，令y’=y;x’=Lnx
a’=a;b’=b
則有：y’=a’+b’x
②用一元線性回歸列表計算方法，求出線性回歸系數(shù)a’、b’。
注：因該函數(shù)無極限值，需根據(jù)經(jīng)驗判別圍巖穩(wěn)定時間
數(shù)顯收斂儀主要技術(shù)指標：測量范圍：0.5m～30m數(shù)顯示值：0.5m～30m測量精度：0.1mm分辨率：0.01mm數(shù)顯示值穩(wěn)定度：24h內(nèi)不大于0.01mm電源：1.55V氧化銀鈕扣電池SR44W1節(jié)外形尺寸：410mm×100mm×35mm重量：0.9kg數(shù)顯收斂儀結(jié)構(gòu)特點：
1.連接轉(zhuǎn)向：連接轉(zhuǎn)向是由微軸承實現(xiàn)的，可實現(xiàn)空間的任意方向轉(zhuǎn)動；
2.測力彈簧：用來標定鋼尺張力，從而提高讀數(shù)的精度；
3.測距裝置：測距是由鋼尺與測微千分尺組成。鋼尺測大于20mm以上的距離，鋼尺上每隔20mm有一定位孔，螺旋千分尺zui小讀數(shù)0.01mm，測距＝鋼尺讀數(shù)＋螺旋千分尺讀數(shù)。測量時，收斂計懸掛于兩測點之間旋進千分尺時，鋼尺張力增加，直至達到規(guī)定的張力時，即進行讀數(shù)。
數(shù)顯收斂儀使用方法：
1.懸掛儀器及調(diào)整鋼尺張力測量前先估計兩測點的大致距離，將鋼尺固定在所需長度上（拉出鋼尺將定位孔固定在定位銷內(nèi)），將螺旋千分尺旋到zui大讀數(shù)位置上（25mm），將儀器兩軸孔分別掛于事先埋設好的圓柱測點上，一只手托住儀器另一只手旋進螺旋千分尺，直致內(nèi)導桿上的刻度線與向套上的刻度線重合時，即可讀數(shù)。數(shù)顯收斂儀
2.讀數(shù)定位銷處的鋼尺讀數(shù)稱為長度首數(shù)，螺旋千分尺讀數(shù)為尾數(shù)。測距＝首數(shù)＋尾數(shù)一般應重復操作三次讀取三組數(shù)值，進行加權(quán)平均計算確定測量值，以減小測量時的視覺誤差。
3.收斂值及收斂速度的計算
收斂值為兩測點在某一時間內(nèi)的距離的變化量。設T1時的觀測值為L1，T2時的觀測值為L2，則收斂值△L＝L1+L2
收斂速度△V（t）＝△L/△T其中：△T=T2-T1
數(shù)顯收斂儀4．溫度校正計算
機械式收斂計均有溫度誤差，所以每次測出的讀數(shù)還應加上溫度修正值，即
實際測量值＝修正后的鋼尺長度＋千分尺的讀數(shù)
即：L′=Ln[1－a（T0-Tn）]
式中：L′為溫度修正后的鋼尺實際長度
Ln為第n次觀測時鋼尺的長度讀數(shù)
a為鋼尺線膨脹系數(shù)，取a＝12×10－6℃
T0為觀測時的環(huán)境溫度（℃）
Tn為第n次觀測時的環(huán)境溫度（℃）
數(shù)顯收斂儀JSS30A系列收斂計的保養(yǎng)與維修
1．每次測量后應將千分尺旋回零位；
2．檢查各部件是否歸原位后，將儀器收好裝入儀器箱內(nèi)妥善保管；
3．回家后，擦除儀器表面塵土及其它污染物，儀器表面抹上機油，內(nèi)導桿內(nèi)加入幾滴機油裝箱；
4．鋼尺前端折斷后，可用沖頭在鋼尺前端沖一鉚釘孔，在原來的鉚釘位置上重新鉚接就可繼續(xù)使用
JSS30A型數(shù)顯收斂計試驗說明：
一、概術(shù)
JSS30A型數(shù)顯收斂計（簡稱收斂計）是新一代電子數(shù)字顯示收斂計。它用于量測隧道、巷道、峒室及其它工程圍巖周邊任意方向兩點間的距離微小變化，達到評定工程穩(wěn)定性，研究工程圍巖及支護的變形發(fā)展規(guī)律，確定合理支護參數(shù)的目的。收斂量測已*是地下工程量測項目中必測項目之一。
本收斂計是在原JSS30A型基礎(chǔ)上加以改進的新產(chǎn)品，獲原煤炭部科
技進步獎，具有結(jié)構(gòu)新穎，操作簡便，測量精度高，體積小，重量輕，密封性好等特點，是施式、科研中進行工程量測的理想工具。
二、主要技術(shù)性能
1.使用環(huán)條件
環(huán)境溫度：0-40℃
相對濕度：不大于93%±3%
2.基本參數(shù)
量測范圍（兩種規(guī)格）：0.5m-10m及0.5m-15m（請訂貨時注明）
分辯率：0.01mm
測量精度：0.01mm
數(shù)顯示值穩(wěn)定度：24h內(nèi)不大于0.01mm
電源：1.55V氧化銀鈕扣電池SR44W1節(jié)
外形尺寸：410mm×100mm×35mm
重量：0.9Kg
三、儀器構(gòu)造及工作原理
1.主要結(jié)構(gòu)
2.基本工作原理
收斂計是利用機械傳遞位移的方法，將兩個基準點間的相對位移轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)顯位移計的兩次讀數(shù)差。如圖1所示，當用掛鉤連接兩基準點A、B予埋件時，通過調(diào)節(jié)螺母，改變收斂計機體長度可產(chǎn)生對鋼尺的恒定張力，從而保證量測的準確性及可比性機體長度的改變量，由數(shù)顯電路測出。當A、B兩點間隨時間發(fā)生相對位移時，在不同時間內(nèi)所測讀數(shù)的不同，其差值就是A、B兩點間的相對位移值。
當兩點的相對位移值超過數(shù)顯位移計有效量程時，可調(diào)整尺孔銷所插尺孔，仍能繼續(xù)用數(shù)顯位移計讀數(shù)。
四、使用前準備
使用收斂計時，應先進行“對零”。請按以下方法順序操作：
1.打開塑料蓋，內(nèi)部數(shù)顯位移計結(jié)構(gòu)。
將SR44W型氧化銀鈕扣電池裝入電池盒內(nèi)，注意電池“+”極向上（電池外殼有字的一面）。
2.順時針方向旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母，至轉(zhuǎn)不動時為上（不要用力太大）。
3.用小型工具向內(nèi)撥動清零開關(guān)簧片3,使之與電路板觸點接觸，此時顯示屏數(shù)字會全部清零，或用起子直接向外殼清零孔清零。
4.為保證對零的準確性，可重復對零2-3次。其方法是，對零后將
調(diào)節(jié)螺母反時針方向回轉(zhuǎn)幾圈，再按2及3條方法進行，當幾次對零，顯示均為零后可將塑料蓋好。
注：每次更換電池后都要重新對零。
五測點的埋設
將測點用水泥砂漿牢固的固定在選定的位置上，測點牢固后即可量測。如為了圍巖破碎松軟，應適當增加測點固定段長度。
若要及早測取初讀數(shù)，可使用快凝水泥、樹脂藥卷或樹脂膠泥等速凝材料固定測點。
六、使用方法
1.檢查予埋沒點有無損壞、松動并將測點灰塵擦凈。
2.打開收斂計鋼尺搖把，拉出尺頭掛鉤放入測點孔內(nèi)，將收斂計拉至另一端測點，并把尺架掛鉤掛入測點孔內(nèi)，選擇合適的尺孔，將尺孔銷插入，用尺卡將尺與聯(lián)尺架固定。
3.調(diào)整調(diào)節(jié)螺母，仔細觀察，使塑料窗口上的刻線對在張力窗口內(nèi)標尺上的兩條白線之間（每次應一致，）
4.記下鋼尺在聯(lián)尺架端時的基線長度與數(shù)顯讀數(shù)。為提高量測精度，每條基線應重復測三次取平均值。當三次讀數(shù)極差大于0.5mm時，應重新測試。
5.測試過程中，若數(shù)顯讀數(shù)已超過25mm，則應將鋼尺收攏（換尺孔）25mm重新測試，兩組平均值相減，即為兩尺孔的實際間距，以消除鋼尺沖孔距離不造成的測量誤差。
6.一條基線測完后，應及時逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母，摘下收斂計，打開尺卡收攏鋼帶尺，為下一次使用作好準備。
七、收斂值計算
基線兩點間收斂值（S）按下式計算：
S=（Do+Lo）-（Dn+Ln）
式中：Do---數(shù)顯讀數(shù)，（mm）;
Lo---鋼尺長度，（mm）;
Dn---第n次數(shù)顯讀數(shù)，（mm）;
Ln---第n次鋼尺長度，（mm）。
如第n次測量與量測的環(huán)境溫度相差較大時，要進行溫度修正。
公式如下：
Ln’=Ln-a（Tn-To）Ln
式中：Ln’---溫度修正后鋼帶尺長度，（mm）;
a---鋼帶尺線膨脹系數(shù)，取a=12×10-5℃
Tn---第n次觀測時的環(huán)境溫度，（℃）
T0---觀測時的環(huán)境溫度，（℃）。
鋼尺溫度修正后收斂值（S’）按下式計算：
S’=（Do+Lo）-（Dn+Ln’）
基線縮短，S或S’為正值，反之為負。
八、維護擴注意事項
1.調(diào)節(jié)螺母逆時針轉(zhuǎn)動zui大范圍，千萬注意不得露出螺紋。
2.數(shù)顯電路本身具有自動斷電功能，以提高電池使用壽命。當顯示值固定不變7分鐘后，顯示屏自動斷電。轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺母，數(shù)值自動出現(xiàn)。
3.收斂計使用一段時間后應進行對零校正，驗檢數(shù)顯讀數(shù)是否為零值，如有偏差可打開塑料蓋，按第四項進行修正，反之可繼續(xù)使用。
4.收斂計量測完成后，應用棉紗擦除灰塵并應定期對鋼尺擦涂機油，以防生銹。
5.使用過程中，應盡量避免泥水浸入收斂計及鋼尺，并正確使用收斂計各轉(zhuǎn)動部件，保證鋼尺平直，不得扭曲。
6.測溫用的水銀溫度計應使用分值為0.1℃的，不得用分值大于該值的其它溫度計。
7.在煤礦井下使用時誤碼切記不得在井下更換電池。除本說明書規(guī)定的電池以外不得采用其它型號電池代替。
8.當發(fā)現(xiàn)顯示字符暗淡，不穩(wěn)定或無顯示時，應及時更換電池。收斂計長期不用時，應將電池取出。
9.更換鋼尺方法是，先將鋼尺搖把對面一側(cè)的尺架板卸下，再將新鋼尺套入尺心軸，并蓋好尺架板。
10.收斂計是一種精密量測儀器，不得隨意拆卸、更換零件，如出現(xiàn)故障無法排除時，請與生產(chǎn)廠家解決。

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