活动式测斜仪安装使用手册
（Ｄｉｇｉｔｉｌｔ Ｉｎｃｌｉｎｏｍｅｔｅｒ Ｐｒｏｂｅ）
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目 录
一、产品介绍…………………………………第1页 二、活动测斜仪探头…………………………第2页 三、控制电缆…………………………………第4页 四、滑轮装置…………………………………第6页 五、读数………………………………………第7页 六、数据处理…………………………………第9页
注：
中文版说明书仅供中国用户在使用本公司产品时作为参考，内容的解释应以英文版原件为准。
Digitilt Inclinometer Probe 2001/1/24
一、产品介绍
1、关于测斜仪
一套测斜仪的基本配置包括测斜仪套管、测斜仪探头、控制电缆及测斜读数仪。 测斜仪套管一般安装在近似垂直的钻孔内，钻孔穿过预料可能发生位移的区域。套管的底部嵌入稳定的基岩内作为基准。
测斜仪探头用于测量套管并确定其初始位置。基础土体位移致使套管从初始位置移到新位置。位移的速率、发生位移的深度及位移大小都通过初始测量数据和当前实时测量数据的比较进行计算得出的。 2、关于本手册
本手册介绍了测斜仪探头和控制电缆的使用和维护，也概述了读数和数据处理方法。 套管安装、测斜仪读数仪和数据处理软件说明包含在其它手册中。
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二、测斜仪探头
1、探头部件
测斜仪探头由不锈钢外壳、控制电缆接头和两组轴轮装置组成。
控制电缆连接正常时，探头是防水的，在超过1000英尺(约305米)的深度下仍可以正常使用。
轴轮装置由吊架和两个轮子组成，在每组装置中一个轮子高于另一个轮子，该轮子叫做“高轮”并有特殊含义，下面有具体解释。
底部高轮
2、测量平面
测斜仪探头采用两受力平衡的伺服加速度计测量倾斜。一个加速度计测量测斜仪测轮所在平面的倾斜，为“A”轴；另一个加速计测量与测斜仪测轮所在平面相垂直的平面的倾斜，为“B”轴。右图表示探头的俯视图，当探头向A0或B0方向倾斜时读数为正，当探头向A180或B180方向倾斜时读数为负。 3、A0测斜管导槽和探头高轮
测斜管安装时将一组导槽对准预期的位移方向。该导槽一般是“下倾”槽，应标为A0。
标准的测斜仪测量，从测斜管的底部到顶部提升探头两次。第一次测量，探头的高轮应插入A0槽，可保证位移为正值。 4、实践经验
参照“读数”章节可学会怎样使用探头，在此介绍一下有效的实践经验。
·连接探头和控制电缆时，避免将螺母过于拧紧，这样会压扁O型圈而降低其密封效果。
套管
高轮
A0槽
负倾斜读数 控制电缆 控制电缆接头 顶部高轮
正倾斜读数
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·防止探头震动，用专用箱搬运，尽量使专用箱防震。向钻孔内下放探头时，严禁探头撞击孔底。
·防止探头突然加速，严禁提着电缆摇摆探头。从测斜管中提出探头进行第二遍测量时，保持探头垂直，并且平滑转动。
·探头有效的温度范围为-20～+50 ℃。因机械原因，避免在有效温度范围外使用探头。 ·下面解释常规保养维护。 5、保养维护
·擦净探头：完成测量时，擦干探头上的湿气并盖好保护盖。需要的话，如地下水含盐度高或有化学剂时，用清水冲洗或用实验室清洁剂刷洗。
·清洁接头：保持接头干净，如有必要用棉花团沾酒精轻轻擦试，注意仅用少许酒精。不要向接头喷射润滑剂清洁接头或用电动接触清洁器清洁接头，这些产品中的溶剂将会腐蚀接头内的氯丁橡胶。
·干燥探头：在放回办公室时，从控制电缆、探头和读数仪上拿下保护盖，允许接头完全放在空气中自然风干几个小时，然后盖上保护盖。
·探头的保管：探头、控制电缆和读数仪都应放在干燥的地方。长时间储藏，探头应当放在一个垂直的地方。
·测轮润滑：定期润滑测轮，喷少量的润滑剂或者滴少量的油在轮轴的两侧，检查轮子使其光滑转动。
·O型圈保护：定期清洗和润滑测斜仪探头末端接头上的O型圈，用O型圈润滑剂。
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三、控制电缆
1、说明
控制电缆用来控制测斜仪探头的深度，负责给探头供电及将信号传到读数仪。
公制控制电缆每隔0.5m用黄色标志显示刻度，每隔1m用红色标志显示刻度。间隔5m有数字标识。 2、深度控制
依靠可以固定位置的测斜仪探头能得到准确的测斜仪测值。对于同一基准，钻孔深度与控制电缆深度标识相对应。在测量同一套管倾斜的工作中，若一名技术工程师以滑轮装置的夹板为基准，而另一名技术工程师以套管的顶部为基准，则在测量过程中探头的位置将有1英尺（约30厘米）的变化。要求位置的重复性达到1/4英寸（0.6厘米）或更好。 3、注意事项
·连接探头和控制电缆时，避免将螺母过于拧紧，这样会压扁O型圈而降低其密封效果。 ·尽管控制电缆有保护层，但也应小心操作，严禁磨耗、切割或者内部损坏电缆。每次用后都要擦干电缆，让接头在空气中风干。正确盘绕电缆防止电缆扭转（参考下面“电缆的盘绕），定期检查刻痕，避免电缆标志带减少，特别是接头附近。
·当要求很高的测量精度且测斜管的安装显示弯曲形状，应定期精确量测校验电缆长度。 ·按照下面要求进行常规的维护。 4、电缆维护 ·清洁电缆
必要时用清水清洗电缆或用实验室用清洁剂涮洗电缆，如Liquinox。不要用溶剂清洁电缆。电缆的末端浸入水中之前确保盖好保护盖。不要将电缆接头（Lemo）浸入水中。 ·清洁接头
保持接头干净，如有必要用棉花团沾酒精轻轻擦试，注意仅用少许酒精。不要向接头喷射润滑剂清洁接头或用电动接触清洁器清洁接头，这些产品中的溶剂将腐蚀接头内的氯丁橡胶。 ·干燥接头
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回到办公室后，从控制电缆、探头和读数仪上拿下保护盖，使这些接头部位放在空气中自然风干，几个小时后再盖上保护盖。
在潮湿气候地区，为提高仪器的可靠性，需确保仪器接头在办公室或储藏室自然风干。 保持接头的干燥对有空调的办公室特别重要。当湿热空气捂在接头内时，接头冷却下来后，接头内会产生冷凝作用，影响接头正常工作。需打开接头盖，待接头完全干燥后再盖上护盖。 ·保存
控制电缆与测斜仪其它部件应放在干燥的地方，设备入库前，确保所有接头都是干燥的。
5、电缆盘绕
不当的电缆盘绕方法会使导线扭曲，可引起测量的可靠性问题。使用电缆绕线盘是解决电缆扭转问题的最好办法。绕线盘轮毂的最小直径应为300mm。
若没有电缆线盘，可按下面的方法盘绕电缆。 1) 向前盘绕电缆，如下图所示。
2) 向后缠绕，再次盘绕电缆，如下图示。
3) 继续卷绕电缆，重复步骤1）、2）交互盘绕。
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四、孔口滑轮装置
1、孔口滑轮装置
孔口滑轮装置能防止电缆的磨损，有助于操作者控制探头的深度。使用滑轮装置时，电缆位于套管的中心。在滑轮装置上的防滑夹子把住电缆，为电缆深度标记提供方便的参照。滑轮装置有两种规格，小规格用于48毫米和70毫米套管，大规格用于70毫米和85毫米套管。 2、滑轮装置的用法
相关读取数据的资料，请参见读数仪配套提供的手册。
①从底盘打开滑轮。
②使底盘夹牢在测斜管的顶部。 ③插入探头和控制电缆。 ④放置滑轮。
注：滑轮装置框架的顶缘（通用基准）和套管顶部的距离为1英尺（30厘米），处理数据时，记住“滑轮装置偏差”。DigiPro数据处理程序，允许输入滑轮装置偏差值，以便显示真实的地面下测点深度处位移。同时也要核实操作人员固定地使用滑轮装置，若一次测量使用，而下一次不用，数据的结果将不能进行直接比较。
有时标识或保护管不可能使滑轮装置与测斜套管接触，这时可给滑轮装置制作一个可移动接头，若使用了接头，要保证使用时稳定。
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五、读数 1、注意事项：
·尽可能每次使用相同探头和控制电缆。
·尽量用滑轮装置，可保护控制电缆和保证测量基准。
·使用一致的顶部基准。要求位置的重复性达到5mm以内。若一个技师使用滑轮装置，另一个却不用，探头位置会不一致，测量数据进行必要的处理方才有效。
·总是自下而上提升探头至测读深度。若意外地将探头拉过当前测读深度，可将探头放低到先前位置，然后再提拉到当前位置，这种技术保证探头稳定地固定。 ·等待10分钟，使探头适应钻孔内的温度。
·等待至读数稳定，读数稳定在两个单位内时，读数仪（DataMate）显示3个菱形。注意：一定要等10分钟以适应温度直至读数仪（DataMate）显示3个菱形。 ·现场用检查和统计量确认有效测量。 2、测量准备
①到达现场，将设备放置在铺开的塑料布或防水布上，应具备测斜仪探头、显示器、控制电缆、滑轮装置等。有些人发现带上盒子或篮子及摸布有好处，盒子或篮子用来放控制电缆，抹布用来擦干测量后的探头。
②打开测斜套管保护盖的锁并拧下保护盖，将滑轮装置装好。 ③取下探头和控制电缆的保护盖。
④将接头销对准探头销座，插入接头，拧紧螺母，使其可靠安全连接。但螺母不要拧得过紧，否则会压扁O形圈而降低其密封效果。 3、安放探头
①打开显示器，给加速度计供给能量，减少它们的电磁振动。
②将滑轮装置的高轮对准A0导槽，探头放入套管。若使用滑轮装置先取出滑轮，放入探头后重新放回滑轮。
③慢慢将探头放到管底，严禁探头冲击管底。让探头适应套管内温度一般5到10分钟。
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4、记录数据
①从起测深度提升探头，待读数仪的数字稳定。若使用DataMate读数仪，摁下能记录A轴和B轴两向读数的摁钮，若使用人工读数仪，记下A轴读数，然后切换到B轴，记录B轴读数。 ②提升探头到下一个测点深度，待读数稳定后再记录，重复此过程直到套管顶部。 ③取出探头并旋转180°，这次将滑轮装置的低轮对准A0导槽。
④慢慢将探头放到管底，从起测深度提升，继续测量，记录每一个深度的读数直到套管顶部。取出探头，这时校核数据组的有效性并进行必要的修正。 5、离开现场需做的工作
擦干探头和电缆，盖好电缆和探头的保护帽，并将探头放入保护箱内。重新盖上显示器的保护插头，盘好电缆，取下滑轮装置重新安装保护盖并锁好。 6、室内工作
擦干显示器并给电池充电。将数据组输入到计算机中，给探头轮上油，若仓库是干燥的，取下探头、显示器和控制电缆的保护盖，让所有的接头风干。
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六、数据处理
1、测斜仪测量
测斜仪探头测量倾斜，主要是侧向位移，倾斜如何换算成侧向位移呢？基本原理包括正弦函数、一个角和直角三角形的斜边。我们主要是想求得θ角所对边的长度。
对边 sinθ = 或者 对边 = 斜边×sinθ
斜边
斜边
对边
2、偏移量
右边所示图中，直角三角形的斜边是测量间距，测量间距在公制单位的测斜仪中一般是0.5m。倾角的对边是有偏移的，偏移量用倾角的正弦值和测量间距的乘积得到，这种计算将角度测量值转换成侧向距离，是计算侧向位移的第一步。
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3、累积偏移量
将每个测量间距的偏移量值相加并绘图，可显示套管的外形。每个测量间距处的黑框代表累积偏移量值，用累积偏移量值绘制图形可显示套管的外形。
累积偏移量
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4、位移
偏移量的变化称为位移，偏移量变化说明套管已移动离开初始位置。将位移累积相加并绘制成图形，可得到表现套管移动的高分辨率数据。
下图所示：位移偏差的变化表明了测斜管已经偏离了初始位置。
1、递增位移曲线图
显示出了每个测量间隔的位移曲线。
2、累积位移曲线图
显示出了整个位移断面图。 从底部到顶部的位移总和。
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5、人工数据处理
通常处理测斜仪测量数据要用计算机软件，这里介绍一下怎样人工处理测量数据。 ① 读数显示
新科的读数仪显示“读数单位”，而不是角度或偏移量。读数单位根据下面确定： 读数单位 = sinθ×仪表常数
读数（公制）= sinθ×25000
② 读数合并
标准的两次测量在每测量间距的每个轴均有两个读数，探头朝“0”方向读取第一个读数，朝“180”方向时读取第二个读数。这种两次测量方法有几个优点：第一，可以消除传感器不同测量时的偏差变化；第二，提供一种通过检查和及其他常规方法检测错误的方式；第三，可消除随机误差的影响。数据处理过程中，两个读数相结合取平均值。例如：
A0读数 = 359 A180读数 = -339 平均读数 =
359 -（-339）
2
= 349
③ 偏移量计算
为计算侧向偏移量，取A0和A180的读数平均值，再除以仪表常数并乘以测量间距，下面列举用英制单位计算的例子：
侧向偏移量 = 测量间距 × sinθ
= 24 inches × = 0.4188 inches
④ 位移计算
侧向偏移量的变化即位移表示套管的移动变化。我们可以通过对读数单位的变化（累加再平均），除以仪器常数乘以测量间距长度，来计算位移。如：
读数和数原始 = 698 读数和数当前 = 700 位移 = 测量间距 × Δsinθ
= 24 inches × = 0.0012 inches
⑤ 校核累计值计算
校核累计值是同一深度“0”向读数和“180”向读数之和。
A0读数 = 359 A180读数 = -339
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700-698 2×20000
计算当前读数与初始读数差的和数，再取平均值。
A0和A180的读数平均值
359 -（-339）
2×20000
除以仪表常数得到的正弦值
校核累计值 = 359 +（-339） = 20
⑥ 零漂
若测斜仪探头绝对垂直并检查读数，每个轴会出现非零值，这个非零值是加速度计轻微偏移的输出结果。这个偏移（或零漂）可能为负也可能为正值，并因探头使用寿命而变化，这不是紧要事情，因为通过标准两测回和数据处理过程，零漂能被有效消除。
下面演示一个零漂为10的加速度计，第一测回探头测量的倾角为1度，第二测回探头测量的倾角为-1度，因为探头已旋转了180度。尽管测量角度没有改变，看正读数的偏差怎样增加负读数的偏差怎样减少。然而，两个读数合并时，如上述讨论的“读数合并”一样，偏差消除显现正确值，如前所述，偏差得到消除。如下例： 倾角 = 1度
理论读数单位 = 349 （20000 × sin（1）） 偏差 = 10
A0显示的读数 = 359 （349 + 10） A180显示的读数 = -339 （-349 + 10） 合成读数 = 698 （359 -（-339）） 平均读数 = 349
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