工程测量仪器有哪些

经纬仪、水准仪、平板仪、电磁波测距仪、陀螺经纬仪、激光测量仪器、液体静力水准仪。这些事日常中常见的几种工程测量仪器。

经纬仪”

测量水平角和竖直角的仪器。由望远镜、水平度盘与垂直度盘和基座等部件组成。按读数设备分为游标经纬仪、光学经纬仪和电子（自动显示）经纬仪。

水准仪：

测量两点间高差的仪器。由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。

平板仪：

地面人工测绘大比例尺地形图的主要仪器。由照准仪、平板和支架等部件组成。在照准仪上附加电磁波测距装置，可使作业更为方便迅速。

电磁波测距仪：

应用电磁波运载测距信号测量两点间距离的仪器。测程在5～20公里的称为中程测距仪,测程在5公里之内的为短程测距仪。精度一般为 5mm+5ppm，具有小型、轻便、精度高等特点。

电子测速仪：

由电子经纬仪、电磁波测距仪、微型计算机、程序模块、存储器和自动记录装置组成，快速进行测距、测角、计算、记录等多功能的电子测量仪器。

陀螺经纬仪：

将陀螺仪和经纬仪组合在一起，用以测定真方位角的仪器。陀螺经纬仪主要用于矿山和隧道地下导线测量的定向工作。

激光测量仪器：

装有激光发射器的各种测量仪器。利用激光束方向性好、发射角小、亮度高、红色可见等优点，形成一条鲜明的准直线，做为定向定位的依据。在大型建筑施工，沟渠、隧道开挖，大型机器安装，以及变形观测等工程测量中应用甚广。

液态静力水准仪：

利用连通管测定两点间微小高差的仪器。在良好条件下，观测精度可达0.05mm左右。仪器主要用于精密测定建筑物沉降，建筑物安装及地震预报中的倾斜观测。

静力触探设备，俗称静力触探仪，一般由三部分构成，即：

(1)静力触探头：地层阻力传感；

(2)量测记录仪表：测量与记录探头所受各种阻力；

(3)贯入系统：包括触探主机与反力装置，共同负责将探头压入土中。

触探主机借助探杆将装在其底端的探头压入土中；反力装置则提供主机在贯入探头过程中所需之反力。

目前，广泛应用的静力触探车集上述三部分为一整体。静力触探车具有贯入深度大(贯入力一般大于10t)、效率高和劳动强度低的优点。但它仅适用于交通便利、地形较平坦及可开进汽车的勘测场地使用。贯入力等于5t或小于5t者，一般为轻型静力触探仪。使用时，一般都将上述三部分分开装运到勘测现场，进行测试时再将三部分有机地连接起来。在交通不便、勘测深度不大或土层较软的地区，轻型静力触探应用很广。它具有便于搬运、测试成本较低及灵活方便之优点。静力触探仪的贯入力一般为2～20t，最大贯入力为20t，因为细长的探杆受力极限不能太大，太大易弯曲或折断。贯入力为2～3t者，一般为手摇链式电测十字板-触探两用仪。贯入力大于5t者，一般为液压式主机。现介绍几种主要的和常用的触探仪。

一、一些常用的静力触探仪介绍

1.轻便触探机

2Y-5A型触探机(图3-11)，额定贯入力：50kN；起拔力：80kN；80kN贯入速度：1.2m/min主机质量：350kg；起拔速度：2.5/min动力匹配：5.5千瓦电机或180柴油机。

图3-11 2Y-5A轻便型触探机

2.静力触探-十字板剪切两用机

CLD-1型触探机(图3-12)，贯入力：2t；贯入速度：0.8～1.2m/min，主机质量：200kg。CLD-3型触探机，贯入力：3t；贯入速度：0.8～1.2m/min，主机质量：210kg。

3.静力触探工程车

目前，我国生产静力触探工程车的厂家较多，主要有浙江宁波勘215机械厂、江苏省如皋勘测机械厂、大连拉伸机厂、沈阳探矿机械厂及上海地质仪器厂等。各厂生产的触探工程车的贯入能力都已达到20t，都有封闭式车厢，可以在不受气候条件影响下进行野外作业。触探车的结构形式：客车型，蓬车型；平衡形式：液压支腿手动调平；外形尺寸：9.8m×2.5m×2.8m；下锚形式：液压下锚机自动下锚；动力匹配：汽车动力；全车质量：8500kg。

图3-12 CLD3-型触探机

图3-13 静力触探工程车

二、探头

(详见第二节第二部分)

三、量测记录仪表

我国的静力触探工程几乎全部采用电阻应变式传感器。因此，与其配套的记录仪器主要有以下4种类型：①电阻应变仪；②自动记录绘图仪；③数字式测力仪；④数据采集仪(微机)。

1.电阻应变仪

从20世纪60年代起直到70年代中期，一直是采用电阻应变仪。电阻应变仪具有灵敏度高、测量范围大、精度高和稳定性好等优点。但其操作是靠手动调节平衡，跟踪读数，容易造成误差。而且不能连续读数，只能间隔进行(一般5～10 s，即每贯入10～20cm读一次)，不能得到连续变化的触探曲线。经过改进，出现了数字式测力仪，如上海新卫机器厂生产的数字测力仪和新达电讯厂生产的JC-X2静力触探测量仪。

2.自动记录绘图仪

为了实现自动记录，就出现了自动记录仪。我国现在生产的静力触探自动记录仪都是用电子电位差计改装的。这些电子电位差计都只有一种量程范围。为了在阻力大的地层中能测出探头的额定阻力值，也为了在软层中能保证测量精度，一般都采用改变供桥电压的方法来实现。

早期的仪器为可选式固定桥压法，一般分成4～5档，桥压分别为2、4、6、8、10V，可根据地层的软硬程度选择。这种方式的优点是电压稳定，可靠性强；但资料整理工作量大。现已有可使供桥电压连续可调的自动记录仪。

图3-14 ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图

(1)自动记录仪工作原理：图3-14所示为ZSJ-2型双笔自动记录仪工作原理图，由传感器送来的被测直流信号，经测量电路与仪表内补偿电压进行比较后，产生一不平衡电压，经放大器放大105～6倍后获得足够大的功率驱动可逆电机转动。可逆电机经过一套机械传动装置，一面带动测量电路中的滑线电阻的滚动触点，使补偿电压与被测信号平衡；一面带动指针和记录笔沿着有分度的标尺左右移动。此时放大器中无信号输入和输出，电机停止转动，指针在分度尺上的指示值即为被测信号的电压值。如果被测信号发生变化，则新产生的电位差值信号又被送至放大器，使滑线电阻的滚动触点又移动到一个新的平衡点，被测信号与补偿电压又达到新的平衡，指针又移到新的位置……。与此同时，自整角机通过一套传动机构，以一定速度卷动记录纸。这样，随着指针移动和记录纸卷动，记录笔便在记录纸上连续地记录出各深度被测信号的大小，此即静力触探曲线。

(2)仪器主要组成部分：除走纸机构外，双笔记录仪各部分都由两(双)套组成：它包括①测量电路；和应变仪一样，也是采用双电桥电路，所不同的是自动记录仪采用的是直流内桥，传输的是直流信号；为对外桥路提供稳定的直流电压，自动记录仪专门增设了桥路稳压电源：稳压范围一般为0～20V，连续可调，以适应标定探头和贯入不同软硬地层的需要；②晶体管放大器：在记录仪中，放大器的作用是把测量电路送来的直流信号ΔU放大成足以驱动可逆电机转动的交流信号，并且当直流信号ΔU的极性改变时，输出交流信号的相位也随之改变，从而能带动可逆电机正反转动，使测量系统达到自动平衡；③可逆电机；④仪表的走纸机构：静力触探自动记录仪除了要把被测信号显示出来外，还必须将信号随深度变化的情况记录在纸带上，才能及时准确地记录出地层各位置的阻力值。为此，记录仪用一对自整角机取代了原电位差计走纸系统中的同步电机。同时发讯角机和摩擦轮通过齿轮组连在一起，并安装在触探主机的底盘上，使摩擦轮紧贴触探杆。当触探杆下压时，摩擦轮便随着转动。带动发讯机的转子旋转。接收机固定在仪器内，并和走纸机构的齿轮组相连接。当发讯机旋转时它也跟随旋转，带动记录纸按1：100(或其他)比例移动，这样就把触探深度记录下来。

3.数字式测力仪

数字式测力仪是一种精密的测试仪表。这种仪器能显示多位数，具有体积小、重量轻、精度高、稳定可靠、使用方便、能直读贯入总阻力和计算贯入指标简单等优点，是轻便的链式十字板-静力触探两用机的配套量测仪表，国内已有众多厂家生产。这种仪器的缺点是间隔读数，手工记录。

数字式测力仪与过去使用的应变仪比较，其优点是：体积小、重量轻，不用手动跟踪，而用数字显示不容易看错，还可以把率定系数输入仪器内直接读取阻力值。由武汉市勘测院设计、由武汉无线电厂生产的数字式测力仪即具有上述功能。

此外，自动记录仪与应变仪相比，灵敏度不如应变仪，它的量程小。但是，自动记录仪有深度控制装置，可以连续自动地记录土层的贯入阻力曲线，从而提高了野外工作效率和质量，因而目前使用最广。

4.数据采集仪(微机)在静探中的应用

以上介绍的量测记录仪表的功能均不够完善，有的只能人工间隔读数，不能画图；有的只能画图，但不能显示打印数据。这些仪器虽还能满足一般生产的需要，但资料整理时工作量大，效率低。故用微型计算机采集和处理数据，已在静力触探测试中得到了广泛应用。

四、贯入系统

静力触探贯入系统由触探主机(贯入装置)和反力装置两大部分组成。

触探主机的作用是将底端装有探头的探杆一根一根地压入土中。触探主机按其贯入方式不同，可以分为间歇贯入式和连续贯入式；按其传动方式的不同，可分为机械式和液压式；按其装配方式不同可分为车装式、拖斗式和落地式等。

反力装置的作用是平衡贯入阻力对贯入装置的反作用。从设备角度来说，静力触探贯入深度的大小主要取决于三方面因素：①贯入设备能力的大小；②触探头截面的大小及其与探杆的配合；③反力大小。反力不够，整个贯入设备的能力就得不到充分发挥，可见反力装置是很重要的。反力的取得，一般有下地锚和利用汽车自重两种。现在的触探车都综合利用这两种方法，效果良好。

拧锚机有液压、电动、手摇三种类型。

五、探杆

探杆有一定的规格和要求。探杆应有足够的强度，应采用高强度无缝管材，其屈服强度不宜小于600MPa。

探杆与接头的连接要有良好的互换性。用锥形螺纹连接的探杆，连接后不得有晃动现象；用圆柱形螺纹连接的探杆，丝扣之间、皆应能拧紧密贴。

探杆应平直，不得有裂纹和损伤。每根探杆的长度一般为1m，其直径应和探头直径相同；但单用探头探杆直径应比探头直径小。

六、电缆

电缆的作用是连接探头和量测记录仪表。由于探头功能不同，相应电缆的芯数也不同，最少的为配单桥探头的四芯电缆，多则几十芯，各芯之间应互相屏蔽，在场出讯号时不能互相干扰。电线应有良好的防水性和绝缘性，接头处应密封。其直径应比探杆内径小，以便能将其顺利穿过探杆，连接探头和仪表。