计算机测量法范文

计算机测量法范文（精选9篇）

计算机测量法 第1篇

关键词：计算机辅助,金相,全面测量法,金属材料

1 概述

目前, 用于鉴别和分析金属材料内部组织结构的金相测量法都是采用金相显微镜作为测量装置。该测量法的测量步骤是首先由研究人员在待测金相样品上任意选取几个具有代表性的分视域, 然后利用金相显微镜对这些分视域肉眼进行观察, 最后与标准图谱进行比较, 从而得出测量结果。由于这些分视域的选取因人而异, 因此不同研究人员对同一样品所进行的测量往往会得到不同的结果。另外, 上述几个具有代表性的分视域并不能全面、完整地表示出整个金属样品上的组织结构, 因此如果将这些不准确、不全面、不唯一的测量结果实际应用将会造成误判损失。为了解决上述问题, 本文的目的在于提供一种所用装置结构简单、测量结果准确、全面的金相全面测量法。

2 金相全面测量法装置组成

如图1所示, 本文提供的金相全面测量法所采用的装置主要包括金相显微镜3、摄像头1、计算机6、旋转编码器4及步进电机5;其中金相显微镜上安装有用于放置待测金相样品的载物台2;摄像头具有视频采集及传输功能, 其设置在金相显微镜上;计算机能够根据设定的路径和步长, 在旋转编码器的测量反馈条件下输出驱动步进电机的信号, 以控制步进电机拖动载物台进行定点移动, 使金相显微镜能够对载物台上金相样品的全表面进行无遗漏的定点图像采集, 然后将这些金相图像自动进行标识、存储及无缝拼接, 从而得到一张全面金相图像, 并自动完成金相分析报告;而步进电机则通过输出装置与金相显微镜上的载物台相连。

3 金相全面测量法实施步骤

(1) 将待测金属样品置于金相显微镜的载物台上, 然后利用计算机根据设定的路径和步长, 在旋转编码器的测量反馈条件下输出驱动步进电机的信号, 以控制步进电机拖动载物台按行或列定点进行移动。 (2) 利用安装在金相显微镜上的摄像头在待测金属样品的测量截面上自左上角至右下角进行有视域搭界金相图像的全面采集, 从而得到如图2~图4所示的一系列金相图像, 并将这些各分视域金相图像传输给计算机。 (3) 计算机接收到摄像头传输的各分视域金相图像信号后自动进行标识、存储。 (4) 待旋转编码器测量反馈的位置表明摄像头已完成对各分视域的全部扫描后, 停止摄像头对待测金属样品的图像采集。 (5) 由计算机对上述存储的全部有视域搭界的分视域金相图像的边界进行自动识别, 并自动完成全部分视域金相图像的无缝拼接, 从而得到一张如图5所示的涵盖整个测量截面的真实且唯一的全面金相图像。 (6) 由计算机按照标准规定的方法进行金相分析, 并根据标准中定义的量值计算方法完成金相分析报告。

测量时首先在金相显微镜的载物台上安装被测金属样品, 然后用计算机驱动载物台按行、列定点进行移动。金相显微镜上安装有具有视频采集、传输功能的摄像头, 由该装置对被测金属样品的测量截面自左上角至右下角进行全面的金相图像扫描采集, 然后由计算机对采集、存储的各分视域金相图像进行无缝拼接和量化分析, 以解决对不同分视域进行金相分析时会得出不同测量结果的问题。

4 结语

本文提供的金相全面测量法是利用金相全面测量装置对整个待测金相样品的所有视域进行全面的金相图像采集, 然后由计算机将这些金相图像自动进行无缝拼接, 从而得到一张全面金相图像, 并自动完成金相分析报告。由于所获得的测量结果是真实且唯一的, 因而准确性好, 所以不会对实际应用造成不良影响。

参考文献

[1]陈发来.几何设计与计算的新进展.中国科学技术大学出版社, 2005.

[2]余成波.数字图像处理及MATLAB实现.重庆大学出版社, 2003.

浅谈三角高程测量法 第2篇

浅谈三角高程测量法

摘要：介绍三角高程测量的几种方法及其基本的计算方法。 关键词：浅谈 三角高程 测量 对于所有的市政工程而言，测量工作是整个施工过程的关键技术环节。它不仅关系到整个工程项目设计意图的实现，同时也关系到工程的质量目标，更是直接影响到工程的成本控制。测量是一个高技术的工作过程，如何确保测量工作的精度以及避免发生测量错误至关重要。 三角高程测量的基本原理如图，A、B为地面上两点，自A点观测B点的竖直角为α1.2，S0为两点间水平距离，i1为A点仪器高，i2为B点觇标高，则A、B两点间高差为 h1.2=S0tga1.2+i1-i2 在工程的施工过程中，常常涉及到高程测量。传统的测量方法是水准测量、三角高程测量。两种方法虽然各有特色，但都存在着不足。水准测量是一种直接测高法，测定高差的精度是较高的，但水准测量受地形起伏的限制，外业工作量大，施测速度较慢。三角高程测量是一种间接测高法，它不受地形起伏的限制，且施测速度较快。在大比例地形图测绘、线型工程、管网工程等工程测量中广泛应用。但精度较低，且每次测量都得量取仪器高，棱镜高。麻烦而且增加了误差来源。 随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。 一、三角高程测量的传统方法 如图所示，设A，B为地面上高度不同的两点。已知A点高程HA，只要知道A点对B点的高差HAB即可由HB=HA+HAB得到B点的高程HB。 图中：D为A、B两点间的水平距离 а为在A点观测B点时的垂直角 i为测站点的仪器高，t为棱镜高 HA为A点高程，HB为B点高程。 V为全站仪望远镜和棱镜之间的高差(V=Dtanа) 首先我们假设A，B两点相距不太远，可以将水准面看成水准面，也不考虑大气折光的。为了确定高差hAB，可在A点架设全站仪，在B点竖立跟踪杆，观测垂直角а，并直接量取仪器高i和棱镜高t，若A，B两点间的水平距离为D，则hAB=V+i-t 故 HB=HA+Dtanа+i-t (1) 这就是三角高程测量的基本公式，但它是以水平面为基准面和视线成直线为前提的。因此，只有当A，B两点间的距离很短时，才比较准确。当A，B两点距离较远时，就必须考虑地球弯曲和大气折光的影响了。这里不叙述如何进行球差和气差的改正，只就三角高程测量新法的一般原理进行阐述。我们从传统的`三角高程测量方法中我们可以看出，它具备以下两个特点： 1、全站仪必须架设在已知高程点上 2、要测出待测点的高程，必须量取仪器高和棱镜高 二、三角高程测量的新方法 如果我们能将全站仪象水准仪一样任意置点，而不是将它置在已知高程点上，同时又在不量取仪器高和棱镜高的情况下，利用三角高程测量原理测出待测点的高程，那么施测的速度将更快。如上图，假设B点的高程已知，A点的高程为未知，这里要通过全站仪测定其它待测点的高程。首先由(1)式可知： HA=HB-(Dtanа+i-t) (2) 上式除了Dtanа即V的值可以用仪器直接测出外，i，t都是未知的。但有一点可以确定即仪器一旦置好，i值也将随之不变，同时选取跟踪杆作为反射棱镜，假定t值也固定不变。从(2)可知： HA+i-t=HB-Dtanа=W (3) 由(3)可知，基于上面的假设，HA+i-t在任一测站上也是固定不变的.而且可以出它的值W。 这一新方法的操作过程如下： 1、仪器任一置点，但所选点位要求能和已知高程点通视。 2、用仪器照准已知高程点，测出V的值，并算出W的值。(此时与仪器高程测定有关的常数如测站点高程，仪器高，棱镜高均为任一值。施测前不必设定。) 3、将仪器测站点高程重新设定为W，仪器高和棱镜高设为0即可。 4、照准待测点测出其高程。 下面从上一下这种方法是否正确。 结合(1)，(3) HB′=W+D′tanа′ (4) HB′为待测点的高程 W为测站中设定的测站点高程 D′为测站点到待测点的水平距离 а′为测站点到待测点的观测垂直角 从(4)可知，不同待测点的高程随着测站点到其的水平距离或观测垂直角的变化而改变。 由(5)，(8)可知，两种方法测出的待测点高程在理论上是一致的。也就是说我们采取这种方法进行三角高程测量是正确的。 综上所述：将全站仪任一置点，同时不量取仪器高，棱镜高。仍然可以测出待测点的高程。测出的结果从理论上分析比传统的三角高程测量精度更高，因为它减少了误差来源。整个过程不必用钢尺量取仪器高，棱镜高，也就减少了这方面造成的误差。同时需要指出的是，在实际测量中，棱镜高还可以根据实际情况改变，只要记录下相对于初值t增大或减小的数值，就可在测量的基础上计算出待测点的实际高程。 随着全站仪的广泛使用，使用跟踪杆配合全站仪测量高程的方法越来越普及，使用传统的三角高程测量方法已经显示出了他的局限性。经过长期摸索，总结出一种新的方法进行三角高程测量。这种方法既结合了水准测量的任一置站的特点，又减少了三角高程的误差来源，同时每次测量时还不必量取仪器高、棱镜高。使三角高程测量精度进一步提高，施测速度更快。 参考文献： [1]工程测量规范gb50026-，中华人民共和国标准[s]，北京：中国计划出版社，. [2]张正禄，工程测量学[m]，武汉，武汉大学出版社，.

计算机测量法 第3篇

通过教学实践, 笔者感到在讲述以上内容时, 按以下步骤讲述能取得较好的效果。

1结合例题用计算法评定导轨直线度误差的步骤

例:按以下步骤对导轨Ⅲ进行计算分析如下。

(1) 测量示值原始读数:+3、+6、-3、-1、-3、+4

(2) 平均读数n= (+3+6-3-1-3+4) /6=1

(4) 各段端点坐标值0+2+7+3+1-3 0

(5) 求出导轨直线度误差Δ=+7- (-3) =10格

讲清计算法与端点连线法计算结果相同 (10格) , 波折导轨采用最小区域法评定结果最精确 (8.2格) , 并根据计算法数据作图, 如图1所示, 加深对计算法实质的理解。讲清0、+2、+7、+3、+1、-3、0数据中正值作图点在基准线上方, 负值在基准线下方, 这一点是与作图法不同之处 (作图法画图时后一点是根据前一点的位置来确定的) 。

2计算法实质在对角线法测量平面平面度方法中的应用

《高级钳工工艺学》P18页对角线法测量平面平面度的方法中讲到: (1) 用对角线法的测量布线方法, 如图2所示。 (2) 根据测量数据, 用计算法求出各截面内各测点相对于端点连线的偏差, 如表1所示。通过教学实践, 编者感到讲述二条对角线根据计算法整理数据, 并正确作图时, 按以下步骤讲述能取得较好的效果。

(1) 讲清表1中第一条对角线a1b2c3作图方法, 理解对角线法作图是根据计算法调整后的数据作图, 理解计算法的实质。

根据所测数据作图, 如图3所示。

(2) 讲清表1中第一条对角线a1b2c3, 第二条对角线a3b2c1, 经计算法整理后值偏差-1.4、+2.8的由来, 因为表1中的数据是采用0.01/1000mm的光学合像水平仪测得, 则1格0.01×200×1/1000=2微米,

因为实际测量时, 四周边每次测量量仪垫板长度是200mm, 对角线每次测量量仪垫板长度是200mm×1.414。

(3) 讲清根据0-1.4 0, 0+2.8 0数据作第一条对角线图及二条对角线图的要点。第一条对角线数据中, 中间值1.4为正值, 则b点在A0线的上方。中间值1.4是负值, 则b点在A0线的下方。

作二条对角线图时, 公式Δa3=Δc1=-1.4- (+2.8) =-4.2微米。公式中用减号要讲清楚, 所得数据是正值则a3、c1点在A0线上方, 是负值则a3、c1点在A0线下方, b点必须重合, 如图4所示。

讲清教材上例题数据是-1.4, +2.8, 但实际测量时可能会出现其他三种情况 (共四种情况) , 要能根据实际测量数据正确作图, 确定二条对角线五点位置。

根据所测数据, 二条对角线五个点作图必须符合以上四种情况中的一种, 要根据所测数据, 根据计算法正确整理数据, 然后正确作图。正确作出二条对角线与A0基准线的正确位置。如果二条对角线作图错误, 则再往下解题也都是错误的。

在教学中, 讲题时结合典型实例, 抓住重点, 做到思路清晰, 强化基础的概念, 强化提高学生的空间思维能力, 几题合讲, 保持连贯性, 做到用较少的课时, 讲清计算法的实质。以上是笔者的一些教学体会, 供探讨提高。

摘要：“计算法的实质”是《高级钳工工艺学》中第一章第二节的内容, 它是此课程教学中的重要知识点, 在精密机床的工作台面或基准平板工作面的平面度测量中都广泛应用。笔者在讲述“计算法的实质”这一概念时, 通过教学实践, 总结教学经验, 选用合适的例题, 补充一些内容, 能用较少的时间, 把这一概念讲透, 达到较好的效果, 特总结教学心得交流提高。

关键词：直线度误差,作图法,计算法,计算法的实质,对角线法

参考文献

[1]李惠昌.高级钳工工艺学[M].北京:机械工业出版社, 1999.

[2]杨建敏.高级钳工技能训练[M].北京:中国劳动出版社, 1999.

差动光程差倍增法测量微小位移 第4篇

差动光程差倍增法测量微小位移

基于差动光程差倍增法将微小位移转化为多倍光程差,通过电桥光电转换电路,得到干涉条纹数的变化,采用差动干涉方法,提高了光程改变量与位移量的比例,使微小位移的测量精度提高到亚微米量级.

作 者：江立辉 蔡春潮 梁建波 彭广生 张红 邓诚先 JIANG Li-hui CAI Chun-chao LIANG Jian-bo PENG Guang-sheng ZHANG Hong DENG Cheng-xian  作者单位：华南理工大学,理学院,广东,广州,510640 刊 名：物理实验  PKU英文刊名：PHYSICS EXPERIMENTATION 年，卷(期)： 29(6) 分类号：O436.1 关键词：光程差倍增   差动干涉   电桥  

计算机测量法 第5篇

关键词：全站仪,极坐标法,曲线整正,缓和曲线,拨距计算

1 概述

随着时代的进步, 工程测量仪器的发展, 计算机的应用, 铁路曲线整正手段发生很大变化。过去基于渐伸线理论常用的偏角法、角图法由于理论不严密, 误差大, 在既有线加之行车干扰, 已经淘汰, 很少有人使用, 取而代之的是用全站仪通过极坐标法直接取得线路上各测点的平面坐标, 内业应用计算机编程进行整正计算。全站仪极坐标法测量既有曲线安全可靠, 误差不累计, 效率高, 不受行车干扰。但整正理论中的拨距计算鲜有论述, 特别是缓和曲线部分的拨距计算有人这样算, 有人哪样算, 相互矛盾, 彼感困惑。因此, 有必要对坐标法的曲线整正拨距计算给予讨论, 以获得正确的方法。

2 拨距计算

全站仪极坐标法测量曲线不同于绳正法, 测得的是点在平面中的位置。如图1, 点P位于曲线外, 其拨距应是距曲线最近点E的距离, 求出E的坐标, 就可根据两点距离公式求得拨距。问题是E有可能在直线上, 有可能在缓和曲线上, 有可能在圆曲线上, 因此, 求解拨距先要确定既有测点在曲线中的相对位置, 再根据最近点E在不同线形单元分别求解。

2.1 确定既有测点在曲线中的相对位置。

已知曲线单元的起终点B、E的坐标分别为 (xb, yb) 、 (xe, ye) 、切线方向tb, te, 以及测点p的坐标 (xp, yp) , 如图2, 连接PB、PE, K点为最近点, d为拨距, αb, αe分别是PB与切线方向tb、PE与切线方向te的夹角, 既有测点在曲线中的位置则由αb, αe决定:a.当 时, 最近点K在本单元上;b.当 时, 最近点K在前进单元上;c.当 时, 最近点K在后退单元上;

2.2 求最近点, 计算拨距。

a.当最近点在直线上时, 不必求最近点的坐标, 拨距是切线坐标系x-zh-y下的y坐标, 或是后面切线坐标系xzh-y下的y坐标, 结果是正数上挑, 负数下压;b.当最近点在圆曲线上时, 也不必求最近点的坐标, 拨距是设计半径减去圆心坐标至既有测点的距离, 结果为正数时, 上挑, 负数时下压;c.当最近点在缓和曲线上时, 由于曲率不断变化, 数学模型复杂, 应用公式根本无法求解, 只能采用趋近原理由计算机实现解算。

根据古语“一尺之棰, 日取其半, 万世不竭”的道理, 设定极限微小值ε=0.0005m, 第一次以缓和曲线的始点为单元起点B, 单元终点E为缓和曲线长二分之一处, 计算αb, αe, 判断相对位置, 若在本单元上, 终点继续减半, 再判断相对位置, 若不在本单元, 终点前移, 增加余量的二分之一, 来判断相对位置。如此反复, 最后的步长精度达到设定值时, 即可认为是该点的最近点K, 这样取得了K点的坐标, 再按两点距离公式计算相对距离, 即拨距, 最后在统一的ZH为原点的切线坐标系下比对一下两个点的y与x的比值:当 时, 取正, 为上挑, 反之为下压, 取负。

其中, 两端缓和曲线中间点的方位角和坐标按下面公式计算, 并换算至以ZH点为原点的切线坐标系中。

式中, φi—缓和曲线中间点的方位角;χ—缓和曲线中间点的X坐标 (坐标系x-zh-y) ;y—缓和曲线中间点的Y坐标 (坐标系x-zh-y) ;l—缓和曲线起点至中间点的长度;l0—缓和曲线全长;R—曲线半径。

复心曲线的中间缓和曲线, 如图3, 两圆曲线的半径为R1、R2, R1>R2, R1在前, E"点为R1圆曲线的终点, E'点为R2圆曲线的起点, E'、E"在两圆心联线的延长线, A点为中间缓和曲线的起点, 和R1相切于F, 和R2相切于M, FM段就是中间的缓和曲线lz, 设AM=l2, AF=l1, 则

其中Cz为中间缓和曲线半径变更率,

起点方位角

其中, α1为R1的转角, 。

起点坐标:

中间点的方位角:

其中, , li为该处至起点f的缓和曲线长。

中间点的坐标:

其中, αA、xA和yA分别为中间缓和曲线起点A在x-zh-y坐标系下的方位角、x坐标和y坐标;

αA=φb+β1

xA=xb+xb'cosαA-yb'sinαA;yA=yb+xb'sinαA-yb'cosαA

xb'、yb'为以中间缓和曲线起点A为原点, 其假想坐标系x'-A-y'下B点的坐标 (图2中的B点, 图3中的F点) , 按 (1) 、 (2) 式计算。

3 实际应用中注意的问题

从以上讨论分析可知, 求解拨距的关键是确定单元起终点的坐标和方位角。因此, 实际编程应用时, 要注意以下细节:a.单元起终点应是一段完整曲线元的起终点, 如缓和曲线的起点~终点, 圆曲线的起点~终点;b.所有的坐标和方位角均换算到x-zh-y坐标系内计算, PB与切线方向tb的夹角αb=αbp-φb, 其中, αbp为向量BP的方位角, 按两点坐标计算后, 根据所在象限以0~2π表示, αe计算类似。c.对于复心曲线的中间缓和曲线计算, 以上讨论的是R1>R2, 且R1在前的情形, 当大圆在后时, 相应公式的取值不一样。

结束语

以上方法主要是受文献[1]的启发形成。通过对哈尔滨铁路局嫩林线K97+953-K99+276曲线等数据实际编程计算验证, 生成的曲率图正确, 计算结果与实际相符, 方法可靠。

参考文献

[1]李柏林.道路坐标测量技术[M].重庆:重庆大学出版社, 2007.

计算机测量法 第6篇

1 前期准备

1)熟悉图纸。2)根据施工方法确定计算参数。预应力管道成孔方法采用金属螺旋管成孔,查表1确定K,μ取值。3)材料检测。

2 理论伸长量计算

JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范中关于预应筋的理论伸长值ΔL按照以下公式计算:

$\text{Δ}L=\frac{{\rm P}{}_p\times L}{A{}_p\times E{}_p}$ (1)

JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范附录G-8中规定了Pp的计算公式:

${\rm P}{}_p=\frac{{\rm P}\times [1-\text{e}{}^{-(kx+\mu \theta )}]}{kx+\mu \theta }$ (2)

其中,各符号意义见JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范P129及P339附录G-8。

从公式(1)可以看出,钢绞线的弹性模量Ep是决定计算值的重要因素,它的取值是否正确,对计算预应力筋伸长值的影响较大,所以钢绞线在使用前必须进行检测试验。弹性模量则常出现Ep′=(1.96～2.04)×105MPa的结果,这是由于实际的钢绞线的截面积并不是绝对的140 mm2,而进行试验时并未用真实的钢绞线截面积进行计算,根据公式(1)可知,若Ap有偏差,则得到了一个Ep′值,虽然Ep′并非真实值,但将其与钢绞线理论面积相乘所计算出的ΔL却是符合实际的,所以要按实测值Ep′进行计算。

公式(2)中的k和μ是后张法钢绞线伸长量计算中的两个重要的参数。在工程实施中,最好对孔道摩擦系数进行测定(测定方法可参照JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范附录G-9),并对施工中影响摩擦系数的方面进行认真的检查,如波纹管的三维位置是否正确等等,以确保摩擦系数的大小基本一致。实际计算可根据表1选取参数。

3 划分计算分段

整束钢绞线在进行分段计算时,首先是分段(见图1)。

1)工作长度:工具锚到工作锚之间的长度,图1中工作段AB长度L,计算时不考虑μ,θ,计算力为A点力,采用公式(1)直接进行计算,Pp为千斤顶张拉力。

2)金属螺纹管内长度:计算时要考虑μ,θ,计算一段的起点和终点力。每一段的终点力就是下一段的起点力,例如靠近张拉端第一段BC的终点C点力即为第二段CD的起点力,每段的终点力与起点力的关系如下:

Pz=Pq×e-(kx+μθ) (3)

其中,Pz为分段终点力,N;Pq为分段的起点力,N;θ,x,k,μ意义同上。

各段的起终点力可以根据公式(3)从张拉端开始进行逐步的计算。

3)根据每一段起点力Pq代入公式(2)中求出每一段平均张拉力Pp。

4)根据Pp代入公式(1)计算出每一段的伸长值ΔL,相加后得出全长钢绞线伸长量。

4 算例

已知构件钢束布置如图1所示,曲线段钢束半径600 cm,预应力筋采用Φ15.24的钢绞线束,fpk=1 860 MPa,锚下(张拉)控制力为Δk=0.75fpk=1 395 MPa,Ep=1.95×105 MPa,孔道采用金属螺旋管。采用分段计算理论伸长量。

解:根据图1共分为:AB,BC,CD,DE,EF,FG共6段进行计算。

曲线段CD的θ:arctg(19.46/151.58)=0.127 7 rad。

曲线段EF的θ:arctg(19.46/151.58)=0.127 7 rad。

根据锚下(张拉)控制力为Δk=0.75fpk=1 395 MPa及锚圈口摩阻损失(一般规定不大于3%,也可根据JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范附录G-9测得,这里计算取3%)计算千斤顶张拉力P=1 395×140×(1+3%)=201 159 N(每根);

根据公式(1)计算工作长度(AB)段的伸长量:

ΔL1=201 159×60/(140×1.95×105)=4.42 mm。

根据表2中参数计算,当k=0.001 5,μ=0.2总伸长量:

ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.7≈35 mm。

根据表2中参数计算,当k=0.001 5,μ=0.25总伸长量:

ΔL=4.42+1.4+10.8+0.7+10.5+6.6≈34 mm。

5 计算现场控制伸长量范围

根据JTJ 041-2000公路桥梁施工技术规范12.8.3条规定“实际伸长值与理论伸长值的差值应控制在6%以内,否则应暂停张拉,待查明原因并采取措施予以调整后,方可继续张拉”。从上述例题中不难看出,其他参数正确的情况下,当μ=0.2时ΔL=35 mm,符合规范规定的控制范围是32.9 mm～37.1 mm,当μ=0.25时,ΔL=34 mm,符合规范规定的控制范围是32 mm～36 mm。但在实际施工时由于管道成型后表面是否光滑、是否有锈斑,位置偏差大小,弯道位置及角度是否正确、成型管道内是否漏浆等因素影响,规范中提供的μ是一个变值,根据表1中提供,变化范围为0.2～0.25,所以上述例题计算出的伸长量的实际控制范围应是32 mm～37 mm。

6 张拉时钢绞线实际伸长量的测量方法

钢绞线实际伸长量的测量方法有多种多样,目前在工程中使用较多的是直接测量张拉端千斤顶活塞伸出量的方法。这个方法非常实用,但也存在一定的误差,解决这个问题最常用的做法是分级校核,这样所得的实际伸长量非常接近实际,误差很小。

对于钢束实际伸长值的测量,另一种方法是采用量测钢绞线绝对伸长值的方法,使用一个标尺固定在钢绞线上,不论经过几个行程,均以此来量测分级钢绞线的长度,累计的结果就是实测伸长值。

7 夹片回缩量补充张拉

在实际张拉控制过程中,在张拉并持荷完毕后千斤顶放松过程中对于夹片式锚具有一个夹片回缩自锚及锚具变形,使锚下控制应力有所损失,根据《公路桥涵施工技术规范》表12.8.3规定夹片式锚具容许回缩量不大于6 mm,但各个厂家设计是不一样的,大多在3 mm～6 mm之间,所以在锚具使用前应详细查阅产品使用说明书,明确夹片的回缩量,具体实施过程中建议在最后一步持荷并测量完伸长量在控制范围内后,应再把每端钢绞线拉长3 mm～6 mm(补足夹片回缩量),这样最终的锚固应力才能达到设计的锚下控制应力。

8 结语

理论伸长值计算中,如果采取的是两端张拉,钢绞线对称布置,在进行伸长量计算时是计算1/2钢绞线的伸长值然后乘以2的方法;如果是一端锚固一端张拉,计算时应从张拉端计算至锚固端;而对于非对称结构,钢绞线不对称布置,在计算钢绞线的伸长值时,计算原则是从两侧向中间分段计算,至某一点时钢绞线的受力基本相等即可,而不是简单的分中计算。

钢绞线的分段原则是将整根钢绞线根据设计线形分成曲线连续段及直线连续段,而不能将直线段及曲线段分在同一段内。

预应力筋的伸长量计算方法有多种,常用的平均力法及简化计算法在很多工程施工中也能够满足精度要求,这里我仅将现行规范中精确计算法及施工中误差较小的一种测量方法作了简单的介绍,对于锚下控制应力的补张,应与设计单位和监理工程师沟通明确,是否需要补足夹片的回缩应力损失。由于水平有限,以上方法和观点有不足之处,尚请批评指正。

参考文献

[1]JTJ 041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].

感应式高压测量法 第7篇

1互感器式测量法

众所周知, 为了获取高压信号及电能, 高压互感器的高压侧必须与高压线路接触。高压线从一个高压绝缘子接入, 而从另一个高压绝缘子引出, 这样才能满足使用条件。所以无法带电检修高压互感器。并且高压互感器不能装在高压隔离开关之外的线路上, 因为变电站只授予高压线路使用权, 而无管理权。

2感应式测量法

为解决上述问题, 主要是针对高压隔离开关之外线路上的高压测量问题, 采取了感应式测量法。系统框图见图1。本系统主要分为:高压探头、电场信号处理、参比电压设定、电压比较器、电压显示和输出。下面就系统的实施进行分别阐述。

高压探头及支撑杆均为钢质结构。高压探头朝向高压线路的顶面开有感应窗口, 窗口覆盖非金属盖板, 防止进水。内置一个电场感应极片, 其功能是感应高压电场, 极片后面连接着放大线路。因极片输出的高压感应信号很小, 等效内阻很高, 只能选用CMOS集成运放对信号进行放大。由于高压线路经常遭受雷击, 必须在集成运放的输入端即极片与地之间加电涌保护, 以确保高压探头不被过高的感应电压击毁。经放大后高压感应信号通过屏蔽电缆传送给主机的电场信号处理电路。因高压线路电压等级的不同, 高压探头距高压线路的安全距离也不一样, 并且安装也有误差。为此设有高压探头增益调节电位器, 此电位器设于主机内, 便于设备的校对检验。因此本装置只要调节电位器就可以应用于不同的电压等级, 这是主要特点之一。为了便于检修, 高压探头支撑杆可由正常运行状态时的垂直状态旋转90°后放平, 这样维修人员就可以在安全距离之内进行检修, 而不必停电或担心发生电击事故。这是另一主要特点。高压探头安装示意图见图2。

电场信号处理电路将高压探头放大后的信号进行进一步的处理, 首先对信号进行进一步的放大。放大后的信号进行线性整流和滤波, 以得到与高压感应信号成正比的直流电压信号, 调节电位器就可以适应不同等级的高压线路了。

电压显示电路主要是由12个红色发光二极管组成的发光带。当电压为100%时, 调节电场信号处理电位器, 使整个红色光带的10个格亮。当线路电压变化超出正10%时, 光带就亮11个格。若变化超出为负10%时, 光带就亮9个格, 也就是光带的变化与电压成正比。当本装置仅仅指示外部高压线路是否带电时, 上述功能足以满足要求。若想十分准确地测量电压数值, 只要再加一块模拟或数字电压头即可, 模拟表头加在电场信号处理电路之后, 而数字标头加在电场信号处理电路之前即可。

参比电压设定电路由稳压电路和设定电压输出两部组成, 其直流输出电压可调节。根据继电保护的要求, 可调节电位器进行设定, 其输出由黄色二极管发光带指示。

电压比较器电路将电场信号处理电路输出的直流电压信号 (与高压感应信号成正比) 和参比电压设定电路输出的直流电压进行比较。根据比较状态, 输出不同的信号。

当参比电压设定黄色光带亮5个格时, 这时若高压线路的电压小于标称值时的50%时即红色光带亮的格数小于5时, 则输出继电器动作, 发出开关量信号, 同时继电器状态指示灯改变颜色。

在线路无电压时, 为检验探头是否正常, 特设有检验按钮。当线路无电压时, 可按下该检验按钮, 检验电路输出50周的交流电压信号。调节相应的设定旋钮, 即可看到表示电压大小的红色光带的变化。当线路有电压时, 按下检验按钮, 则光带显示为线路电压和设备内部检验电压之和。

3结语

通过上述分析研究, 感应式测量法可解决互感器测量法的不足, 基于此而生产制造感应式高压测量装置是可行的。此装置已制成样机, 它具有功能齐全, 性能优越, 使用方便等优点, 特别是与高压线路非接触并且可不停电检修的功能是其他测量法所不具备的。此装置若能使用, 将大大提高变电站的检测和防护功能。

摘要：高压隔离开关是高压线路与变电站的分界点。在高压隔离开关之外的高压线路上是不允许变电站装设任何电器设备的。针对着普通电压互感器必须与高压线路相连才能测量电压的不足, 提出一种感应式高压测量方法。此方法可不接触高压线路而测量线路电压, 使得变电站增加了一种对高压线路的检测手段。通过对本系统各个部分的构成和分析得出该方法的可行性和优越性的结论。

关键词：高压测量,互感器式,接触测量,感应式,非接触测量

参考文献

[1]谭政华, 甘占勇.基于PIC系列单片机的便携式静电测量仪[J].仪器仪表学报, 2000, 21 (1) :78-79.

[2]张金波, 王俊, 范梅荣, 等.实用高压电力线路无线核相仪的设计[J].电力自动化设备, 2005, 25 (10) :65-67.

[3][意]Ardito A, Colombo U, Mde Nigris, 等.特高压设备质量保证:现代方法[A].特高压输电国际研讨会[C].2005.

[4]刘华麟.高压输电线、变电站电磁场环境测量方法研究[D].重庆:重庆大学, 2005.

[5]邱万英.静电感应在接触网中的应用[J].电气化铁道, 2002 (1) :7-9.

[6]中国国家标准化管理委员会.高压电测量标准空气间隙[S].GB/T331.6-2005/IEC60052:2002.北京:中国标准出版社, 2005.

[7]中华人民共和国能源部.35~110 kV变电所设计规范[S].GB50059-92.北京:中国计划出版社, 1993.

[8]刘振兴.变电站安全运行管理规范实用手册[M].银川:宁夏大地出版社, 2003.

[9]天津市电力公司.电网企业管理规范使用手册[M].北京:中国电力出版社, 2005.

偏置电容法测量电容电流 第8篇

我国6～66kV系统绝大部分为小电流接地系统。“DL/T 620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合”规定,根据单相接地故障电容电流的数值来确定是否采用消弧线圈接地方式。因此,测量系统的单相接地故障电容电流是必不可少的。采用系统单相直接接地的方法虽然可以测得单相接地故障电容电流,但系统单相直接接地过程中会产生过电压,危及系统的安全运行,所以一般采用间接法测量系统三相对地电容,再计算系统的单相接地故障电容电流。而偏置电容法测量电容电流的方法简单、安全,误差满足工程要求。采用戴维南定理推导偏置电容法测量系统三相对地电容的计算式简单明了。

1 偏置电容法测量计算式

1.1 系统电路图

用偏置电容法测量系统三相对地电容的系统电路图见图1(图中只画出了系统A相对地外接电容的情况

图中,U为试验时系统电压;CA、CB、C0分别为系统A相对地电容、系统B相对地电容、系统C相对地电容;UA、UB、U0分别为系统A相、B相、C相外接电容后的对地电压;UkA、UkB、UkC分别为外接电容前A相、B相、C相的开路电压;·ICA、·ICB、·ICC分别为A相、B相、C相流过外接电容电流。

1.2 系统对地电容计算

根据戴维南定理[1],在对地外接电容支路处断开,可计算出该支路的电流。

等值电源内阻抗Zi(忽略电源漏抗)

改变外接电容的电容量,可以再得到一组(CA+CB+CC)数据。用同样的方法,将外接电容接于B相、C相对地间,可得到:

2 系统单相接地电容电流

将在A相、B相、C相外接电容试验测得的三相电容(CA+CB+CC)取平均值,计算系统单相接地电容电流

式中,UN为系统标称电压。

3 偏置电容法测量电流产生误差的原因

由于被测试系统三相对地电容不完全对称,即系统存在一个不对称电压,在一相对地外加电容前、后,该相对地测得的开路电压、闭路电压(如UKA、UA)的相位有差异,当采用上述公式进行计算时会使计算结果出现误差。下面用相量图对误差原因进行分析,如图2所示(以A相为例)。

图中,eK为未接入偏置电容时的地电位;eA为接入偏置电容后的地电位;AeK为未接入偏置电容时的A相对地电压(UKA);AeA为接入偏置电容后的A相对地电压(UK);θK为未接入偏置电容时的A相对地电压与系统A相电压夹角;θA为接入偏置电容后的A相对地电压与系统A相电压夹角。

由于系统三相对地电容不平衡,系统中性点对地出现不对称电压(U0eK),使得在未接入偏置电容时的A相对地电压AeA(UKA)与接入偏置电容后的A相对地电压AeA(UA)的相量相差(θK-θA)。而在计算时,(UKA-UA)值是采用测量得到的电压有效值相减,而没有用矢量相减,给计算带来误差。

从相量图看出,接入的偏置电容占系统对地电容的比率越大,相量相差(θK-θA)也越大,造成的计算误差也越大;系统三相对地电容不平衡越小,计算误差也越小。对此误差进行了分析[2],认为在工程上是可以接受的。

采用A相、B相、C相分别外接电容试验计算得到的三相电容(CA+CB+CC),取平均值,可以减小误差。

4 现场试验需注意的问题

在测量开路电压UKA、UKB、UKC和A相、B相、C相对地电压UA、UB、UC时,应同时测量系统电压U(线电压)。

由于在测量外接电容接入前的开路电压与测量外接电容接入后的对地电压有一段时间间隔,系统电压可能有变化。在计算时应将电压折算到同一系统电压,以避免由于系统电压变化引起的误差。

外接电容器的电容量应测准确,如果电容器的电容量不明,也可以用上面给出的算式中的电流(ICA、ICB、ICC)进行计算。

摘要：电力系统中心点绝缘系统在确定是否要配置消弧线圈时,需要估算或测量系统的单相接地电流。用戴维南定理推导了偏置电容法测量电容电流的计算式,并分析了其产生误差的原因。

关键词：等值电路,电容电流,误差,偏置电容法

参考文献

[1]俞大光.电工基础(修订版)上册[M].北京:人民教育出版社,1981.

改进自准直法测量透镜焦距 第9篇

1 自准直法原理

如图1a所示,位于凸透镜焦点处的物点S0发出的光线,经过凸透镜L1发生折射,成为平行于主光轴的平行光。若在前面放置一个平面镜M,这束平行光将被原路垂直反射回去,经凸透镜L1在焦点处成像S'0,此时物像共点。

若物点S0处在焦平面上的其他位置(如图1b所示),物点S0发出的光线经过凸透镜L1的折射,成为平行于副光轴的平行光。若这束平行光在平面镜面M处发生反射,经过凸透镜L1的折射将成像在焦平面上,所成像与原物等大、倒立,左右反转,此时物像共面。所以,只要前后移动凸透镜,使物屏上得到一个反射回来的清晰、等大、倒立的实像S'0,也就是使物像共面,这时物屏必在透镜的焦平面上,透镜光心O到焦平面的距离就是该凸透镜的焦距f。

图2所示为用自准直法测量凹透镜焦距的原理图。当物点S0经凸透镜L1所成倒立放大的实像S1正好位于被测凹透镜L2像方焦点上时(如图2a所示),该实像作为凹透镜L2的虚物,将由凹透镜L2成像于无穷远,即为平行光。若用一个平面镜M,将平行光反射回去,重新通过凹透镜L2和凸透镜L1,将成像S'0在物点上,此时物像共点。

如果物点S0经凸透镜L1所成倒立放大的实像S1位于被测凹透镜L2焦平面F'的其他位置上,也将会在物屏上成一等大倒立实像S'0(如图2b所示)。以上分析说明,只要物点经过凸透镜、凹透镜和平面镜后在物屏上成像,也就是物像共面,这时物屏经凸透镜所成实像必在凹透镜的焦平面上,测量出凸透镜所成实像S1位置和凹透镜的位置,便可求出凹透镜的焦距f。

2 实验改进

实验中采用带有十字刻线分划板的目镜组代替像屏,目镜组插在滑座,可在带有读数尺的导轨上滑动。由于滑座中间箭头指示出分划板的位置,因此分划板位置与插杆中轴位置相同。自制附有十字架图案物屏的套管套在目镜组上面,可在目镜组上左右移动,可通过指针准确移动到插杆中轴线位置,使分划板位置与物屏位置相同。也就是说,只要像清晰成在分划板上,物像就共面。测量凸透镜和凹透镜焦距的实验装置分别如图3a和图3b所示。测量过程中,采取消视差的方法来判断像是否与分划板共面。

下面以凸透镜为例给出利用改进型自准直实验装置测量的过程。将所用平面镜、透镜、目镜组等插入光具座的滑块中,然后靠拢,调节使物屏、透镜、目镜组的平面均与导轨垂直。并注意使目镜组中心略高于透镜光心,以便目镜组分划板能成像。向外缓慢移动目镜组,直至观察到一个与分划板十字叉无视差的倒立、等大、清晰实像。记下凸透镜在导轨上的位置L1及目镜组的位置M1,凸透镜和目镜组的距离L1—M1就等于凸透镜的焦距f'。考虑到透镜光心与滑座刻痕不一致会引起焦距误差,实验过程可翻转凸透镜,重新进行测量,然后取两次测量结果的平均值。测量了焦距f=10 cm的凸透镜,结果为f'=f'±Uf=(10.52±0.08)cm。

3 结束语

在几何光学综合实验装置中,采用目镜组做像屏,在分划板平面上用印有十字架图案的平板做物屏,采取消视差的方法来判断像的位置,改进了传统的自准直测量透镜焦距的实验方法,实验装置简单,无需光源,弥补了基于目镜组几何光学综合实验装置的不足,使透镜焦距测量教学得以顺利进行。

参考文献

[1]陈金太.大学物理实验[M].厦门:厦门大学出版社,2008.

[2]郭彦杰,王晓娟.测微目镜法代替光屏法测定薄透镜焦距[J].河南教育学院学报:自然科学版,2010,19(4):22-24.