王星星 周小全 呂斌

摘? 要：該文介紹了一種收斂計檢定方法和檢定裝置。詳細描述了收斂計檢定裝置系統(tǒng)組成、工作原理以及其技術難點。檢定裝置實驗結(jié)果顯示：測量精度3 μm，測量分辨率為1 μm，24 h內(nèi)檢定裝置數(shù)顯表示值穩(wěn)定度不大于1μm。結(jié)果表明該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)收斂計整體性能標定，具有一定應用價值和的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：收斂計;檢定裝置;標定;光柵尺;手動平移臺

中國分類號：TM344.1? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

收斂計廣泛用于量測隧道、巷道、峒室及其他工程圍巖周邊任意方向兩點間的距離微小變化的測量。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)目的，收斂量測已公認是地下工程量測項目中必須項目之一。因此，尋找一種能全面反映收斂計測量精度和穩(wěn)定性等方面性能的檢定方法具有重要意義。目前，收斂計普遍使用的檢定方法是對其主要的部件的性能分別標定后再進行疊加，這種方法的弊端在于收斂計在裝配過程中會引入部件的裝配誤差。在現(xiàn)行技術規(guī)范中[1]，僅對凈空收斂量的量測頻率、量測斷面的間距等作出規(guī)定，未對收斂值的量測精度要求未做具體說明[2]。因此，從事收斂計測量精度檢測方面的研究不僅對收斂計制作技術和工藝地改進有一定的指導意義，而且對完善行業(yè)規(guī)范具有重要意義。

1 檢定裝置系統(tǒng)組成及其原理

1.1 收斂計檢定系統(tǒng)組成

收斂計檢定裝置總體結(jié)構圖如圖1所示。

待測收斂計結(jié)構示意圖如圖2所示，主要由掛鉤、尺帶盤、調(diào)節(jié)螺母、指示表、張力窗口、尺孔銷和尺帶等部件組成。

1.2 系統(tǒng)檢定原理

收斂計檢定系統(tǒng)是將直線光柵尺和高精度手動平移臺作為核心部件檢定收斂計的測量精度和穩(wěn)定性等特性。檢定系統(tǒng)如圖2所示：將高精度手動平移臺和左掛鉤座固定于基座上，右掛鉤固定于高精度手動平移臺上;將收斂計的掛鉤分別與左、右掛鉤座相連，調(diào)整待測收斂計調(diào)節(jié)螺母，改變待測收斂計機體長度產(chǎn)生對鋼尺的恒定張力;將指示表和光柵尺數(shù)顯表數(shù)值清零;調(diào)整高精度手動平移臺手柄，絲桿帶動可移動滑環(huán)移動，從而拉伸待測收斂計的機體，同時光柵尺數(shù)顯表實時顯示可移動滑塊的相對位移，運用得到的測量數(shù)據(jù)，標定待測收斂計的測量精度、穩(wěn)定性等特性。

2 收斂計量測誤差產(chǎn)生機理

目前生產(chǎn)的收斂計一般都是數(shù)顯式的，收斂計的誤差主要由系統(tǒng)誤差和隨機誤差2個部分組成。系統(tǒng)誤差可以通過反復的試驗分析、計算，是可以消除的;隨機誤差不可能預先進行全面計算和描述，只能對制好后的收斂計進行反復的測量，對得到的測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。系統(tǒng)誤差包括彈性變形誤差、尺帶在自重條件下的撓度及測量誤差，收斂計本體自重條件下誤差和恒定張力對收斂計測量精度的影響3，隨機誤差包括風速、風力、氣溫的影響4。

3 實驗結(jié)果及分析

在對收斂計進行檢定操作前，待測收斂計操作步驟如下。1）先確定所要檢定收斂計尺帶的長度，拉出鋼帶尺，將定位孔固定在鋼尺定位銷內(nèi)，并將螺旋測微器調(diào)節(jié)到最大讀數(shù)位置（25 mm處），一只手托住收斂計，另一只旋進測微器，使尺帶逐漸處于拉緊狀態(tài)，直到拉至到張力窗口最右端的刻度線。2）將收斂計指示表數(shù)值和光柵尺數(shù)顯表數(shù)值清零。3）調(diào)節(jié)高精度位移臺手柄，帶動可移動平移臺傳動，從而產(chǎn)生對待測收斂計的牽引力。令T1時刻收斂計觀測值為S1，光柵尺數(shù)顯表觀測值為J1;Tn時刻收斂計觀測值為Sn，光柵尺數(shù)顯表觀測值為Jn。則第n-（n-1）時段，收斂計的收斂量，光柵尺數(shù)顯表的變化量。

從表1可以得知道，待測收斂計被非連續(xù)拉伸3次，3次收斂計指示表與光柵尺數(shù)顯表的差值分別為：0.045 mm，0.049 mm，0.055 mm。取以上誤差的最大值，該型號待測收斂計的測量精度優(yōu)于0.06 mm。

參考文獻

[1]鐵道部專業(yè)設計院.鐵道隧道噴錨構筑法技術法則，TBJ 108—92[S].北京：鐵道部建設司標準科學情報所，1992：38-42.

[2]馬莉.隧道凈空收斂量測精度分析[J].中國有色金屬學報，1997，7（1）：28-32.

[3]顏景淦，張連城，龔固培，等.收斂計張力控制誤差與測量精度分析[J].巖土工程技術，2000（4）：25-26.

[4]王英學， 陳禮偉. 收斂計的自由變形對量測數(shù)據(jù)的影響[J]. 鐵道建筑技術，1999（4）：21-24.