双金属坐标仪

一、原理和用途
绝对垂直位移监测仪器子系统是水库大坝安全监测系统的重要组成部分，绝对垂直位移基点一般采用深埋标志。为了减少温度对深埋标志的影响，通常深埋标志选择双金属标的形式，双金属标仪是测量深埋标志变化的仪器。
常见的双金属标采用平行设置的两根具有不同线膨胀系数的金属管（一般是钢管和铝管）组成双金属标。

由于埋设双金属标需要有较大口径的孔，因此埋设成本比较高。随着钻孔技术的进步和提高，发展了双金属标与倒垂孔同轴设置的方案，把倒垂孔与双金属标孔合在一起，大大降低了埋设成本。
当得到温度参数后，两根金属管的伸长量是略有不同的。双金属标仪主要用来测量钢管和铝管伸长量的差值及钢管和工作基点之间的变化值，仪器采用CCD 作位移传感器，经驱动电路，二值化电路及高速单片机处理后，可求得工作基点的变化值。

二、主要技术指标：
量程：25mm
分辨力：0.02 mm
测量准确度：0.05 mm
测量方式：随机点测
输出方式：数字量并带有485 端口
数据传输速率：1200bit～9600bit 可选
工作电压： AC36V
工作环境：温度：－15℃～+50℃
相对湿度：98%
三、仪器结构
仪器由两路光源、光学系统、狭缝、CCD 位移传感器、信号与处理电路、接口电路等组成，仪器组成见结构框图。
仪器设计了专用的光学系统，准直后的光束具有较好的平行性。准直处理后的光束通过狭缝，在CCD 接收靶面上形成一亮线。当温度发生变化时，钢管与铝管的长度会发生变化，而该亮线位置也随之发生相应的变化，据公式仪器应有两路输出：一路是钢管与铝管的伸长量之差；另一路是钢管与基点之间的差值。根据这二个值及所附公式，可求得基点的变化值。
仪器设计并安装了两个保护电路：一是电源保护电路。仪器采用AC36V供电，在电源输入端安装了防雷击、防浪涌及抗干扰电路，可承受3KV,1KA
雷电冲击；二是485 端口保护电路。根据485 端口的特点，安装了光电隔离、防雷击、防浪涌及抗静电电路，除可承受3KV,1KA 雷电冲击外，还可抗±30KV 静电。它们可保证仪器能在恶劣环境条件下正常工作。
四、仪器安装
1、将大小连接板分别固定于钢管与铝管上，两者垂直安装；
2、仪器主机与大连接板连接并固定。光源盒固定在小连接板上；另一
光源盒与工作基点处墩子连接，两个激光光源应处于同一高度上。

五、计算公式：
由于钢管和铝管都采用深埋的的方式处理，长度大体一致，所以可以记两根管原有长度均为L，
钢管的线膨胀系数为α钢，铝管的线膨胀系数为α铝。在钢管顶部与顶体之间安装自动化观测仪器，t1 时
刻测量的数值记为X1，t2 时刻测量的数值记为X2。则每次实测双金属标处大坝垂直位移为H。
采用双金属标这种测量方法，不许呀安置测温装置来测定温度，只需测定两管标的高差，即可求钢管和铝管标的高程温度改正数，从而得到双金属标处大坝垂直位移。