JSS30A数显收敛仪技术指标及原理

JSS30A数显收敛仪适用于量测隧道,巷道,峒室及其它工程围岩周边任意方向两点间的距离微小变化,达到评定工程稳定性,研究工程围岩及支护的变形发展规律,确定合理支护参数的目的。数显收敛仪由连接、测力、测距三部分组成，其结构新颖、操作简便、测量精度高。
数显收敛仪量测数据处理-回归分析
在现场测试中，由于测试条件、人员等因素的影响，给测试数据造成偶然误差，使散点图上下波动，应用中必须进行数学处理，以某一函数式来表示，进而获得能较准确反映实际情况的典型曲线，找出测试数据随时间变化的规律，并推算测试数据的极值，为监控设计提供重要信息。
一元线性回归
一元线性回归是研究被测物理量随时间呈线性变化的规律，若被测物理量（位移）为y,观测时间为x，找出一直线函数式来表示两个变量Y与X的关系，即：y=a+bx。实测数据散点一般都不在直线上，要使选择的直线与实际散点相差Z小，Z有代表性，故采用Z小二乘法原理来判别。即使平方和:达到Z小的回归线是Z好的。使上述平方和达到Z小的回归线的A、B分别为：b=Lxy/Lxx
其中：
一元非线性回归
在现场测试中，两变量之间多数不是线性关系，而是某种曲线关系，如何选择适当类型的曲线，进行一元非线性回归，可按下述步聚进行：
①选择能代表两变量X与Y之间内在关系的函数类型。在选择中，主要是从散点图的分布特征，变化点－是否具有收敛性等特点，进行选择，具体工程应用中，选择何种曲线函数，不能单纯那依靠理论上的推导，还要借鉴以往的经验，才能选出满意的函数类型。
②求出两不变量x与y相关函数中的未知参数。欲求非线性函数中的未知参数，首先是通过把非线性的函数转化为线性函数关系（Y=A+BX），然后按线性函数求未知参数的方法求出未知参数，再由参数变换式求得选定的曲线函数的未知参数，而得到曲线函数的回归方程。
③经过剩余标准离差分析，感到精度不够理想时，则可另选择一种曲线函数按上述步聚在进行重新分析。
算例（以笔架山2＃隧道DK71+334断面处拱顶位移为例）
1、用指数函数进行回归（）：
①求未知参数a、b将取自然对数：Lny=Lna-b/x,令y’=Lny;x’=1/x；a’=Lna;b’=-b则有：y’=a’+b’Lnx
②用一元线性回归列表计算方法，求出线性回归系数a’、b’。
2、用常对数函数进行回归（）：
①求未知参数a、b，令y’=y;x’=Lnx
a’=a;b’=b
则有：y’=a’+b’x
②用一元线性回归列表计算方法，求出线性回归系数a’、b’。
注：因该函数无极限值，需根据经验判别围岩稳定时间
数显收敛仪主要技术指标：测量范围：0.5m～30m数显示值：0.5m～30m测量精度：0.1mm分辨率：0.01mm数显示值稳定度：24h内不大于0.01mm电源：1.55V氧化银钮扣电池SR44W1节外形尺寸：410mm×100mm×35mm重量：0.9kg数显收敛仪结构特点：
1.连接转向：连接转向是由微轴承实现的，可实现空间的任意方向转动；
2.测力弹簧：用来标定钢尺张力，从而提高读数的精度；
3.测距装置：测距是由钢尺与测微千分尺组成。钢尺测大于20mm以上的距离，钢尺上每隔20mm有一定位孔，螺旋千分尺Z小读数0.01mm，测距＝钢尺读数＋螺旋千分尺读数。测量时，收敛计悬挂于两测点之间旋进千分尺时，钢尺张力增加，直至达到规定的张力时，即进行读数。
数显收敛仪使用方法：
1.悬挂仪器及调整钢尺张力测量前先估计两测点的大致距离，将钢尺固定在所需长度上（拉出钢尺将定位孔固定在定位销内），将螺旋千分尺旋到Zda读数位置上（25mm），将仪器两轴孔分别挂于事先埋设好的圆柱测点上，一只手托住仪器另一只手旋进螺旋千分尺，直致内导杆上的刻度线与向套上的刻度线重合时，即可读数。数显收敛仪
2.读数定位销处的钢尺读数称为长度首数，螺旋千分尺读数为尾数。测距＝首数＋尾数一般应重复操作三次读取三组数值，进行加权平均计算确定测量值，以减小测量时的视觉误差。
3.收敛值及收敛速度的计算
收敛值为两测点在某一时间内的距离的变化量。设T1时的观测值为L1，T2时的观测值为L2，则收敛值△L＝L1+L2
收敛速度△V（t）＝△L/△T其中：△T=T2-T1
数显收敛仪4．温度校正计算
机械式收敛计均有温度误差，所以每次测出的读数还应加上温度修正值，即
实际测量值＝修正后的钢尺长度＋千分尺的读数
即：L′=Ln[1－a（T0-Tn）]
式中：L′为温度修正后的钢尺实际长度
Ln为第n次观测时钢尺的长度读数
a为钢尺线膨胀系数，取a＝12×10－6℃
T0为首次观测时的环境温度（℃）
Tn为第n次观测时的环境温度（℃）
数显收敛仪JSS30A系列收敛计的保养与维修
1．每次测量后应将千分尺旋回零位；
2．检查各部件是否归原位后，将仪器收好装入仪器箱内妥善保管；
3．回家后，擦除仪器表面尘土及其它污染物，仪器表面抹上机油，内导杆内加入几滴机油装箱；
4．钢尺前端折断后，可用冲头在钢尺前端冲一铆钉孔，在原来的铆钉位置上重新铆接就可继续使用
JSS30A型数显收敛计试验说明：
一、概术
JSS30A型数显收敛计（简称收敛计）是新一代电子数字显示收敛计。它用于量测隧道、巷道、峒室及其它工程围岩周边任意方向两点间的距离微小变化，达到评定工程稳定性，研究工程围岩及支护的变形发展规律，确定合理支护参数的目的。收敛量测已公认是地下工程量测项目中必测项目之一。
本收敛计是在原JSS30A型基础上加以改进的新产品，获原煤炭部科
技进步奖，具有结构新颖，操作简便，测量精度高，体积小，重量轻，密封性好等特点，是施式、科研中进行工程量测的理想工具。
二、主要技术性能
1.使用环条件
环境温度：0-40℃
相对湿度：不大于93%±3%
2.基本参数
量测范围（两种规格）：0.5m-10m及0.5m-15m（请订货时注明）
分辩率：0.01mm
测量精度：0.01mm
数显示值稳定度：24h内不大于0.01mm
电源：1.55V氧化银钮扣电池SR44W1节
外形尺寸：410mm×100mm×35mm
重量：0.9Kg
三、仪器构造及工作原理
1.主要结构
2.基本工作原理
收敛计是利用机械传递位移的方法，将两个基准点间的相对位移转变为数显位移计的两次读数差。如图1所示，当用挂钩连接两基准点A、B予埋件时，通过调节螺母，改变收敛计机体长度可产生对钢尺的恒定张力，从而保证量测的准确性及可比性机体长度的改变量，由数显电路测出。当A、B两点间随时间发生相对位移时，在不同时间内所测读数的不同，其差值就是A、B两点间的相对位移值。
当两点的相对位移值超过数显位移计有效量程时，可调整尺孔销所插尺孔，仍能继续用数显位移计读数。
四、使用前准备
首次使用收敛计时，应先进行“对零”。请按以下方法顺序操作：
1.打开塑料盖，内部数显位移计结构。
将SR44W型氧化银钮扣电池装入电池盒内，注意电池“+”极向上（电池外壳有字的一面）。
2.顺时针方向旋转调节螺母，至转不动时为上（不要用力太大）。
3.用小型工具向内拨动清零开关簧片3,使之与电路板触点接触，此时显示屏数字会全部清零，或用起子直接向外壳清零孔清零。
4.为保证对零的准确性，可重复对零2-3次。其方法是，对零后将
调节螺母反时针方向回转几圈，再按2及3条方法进行，当几次对零，显示均为零后可将塑料盖好。
注：每次更换电池后都要重新对零。
五测点的埋设
将测点用水泥砂浆牢固的固定在选定的位置上，测点牢固后即可量测。如为了围岩破碎松软，应适当增加测点固定段长度。
若要及早测取初读数，可使用快凝水泥、树脂药卷或树脂胶泥等速凝材料固定测点。
六、使用方法
1.检查予埋没点有无损坏、松动并将测点灰尘擦净。
2.打开收敛计钢尺摇把，拉出尺头挂钩放入测点孔内，将收敛计拉至另一端测点，并把尺架挂钩挂入测点孔内，选择合适的尺孔，将尺孔销插入，用尺卡将尺与联尺架固定。
3.调整调节螺母，仔细观察，使塑料窗口上的刻线对在张力窗口内标尺上的两条白线之间（每次应一致，）
4.记下钢尺在联尺架端时的基线长度与数显读数。为提高量测精度，每条基线应重复测三次取平均值。当三次读数极差大于0.5mm时，应重新测试。
5.测试过程中，若数显读数已超过25mm，则应将钢尺收拢（换尺孔）25mm重新测试，两组平均值相减，即为两尺孔的实际间距，以消除钢尺冲孔距离不精确造成的测量误差。
6.一条基线测完后，应及时逆时针转动调节螺母，摘下收敛计，打开尺卡收拢钢带尺，为下一次使用作好准备。
七、收敛值计算
基线两点间收敛值（S）按下式计算：
S=（Do+Lo）-（Dn+Ln）
式中：Do---首次数显读数，（mm）;
Lo---首次钢尺长度，（mm）;
Dn---第n次数显读数，（mm）;
Ln---第n次钢尺长度，（mm）。
如第n次测量与首次量测的环境温度相差较大时，要进行温度修正。
公式如下：
Ln’=Ln-a（Tn-To）Ln
式中：Ln’---温度修正后钢带尺长度，（mm）;
a---钢带尺线膨胀系数，取a=12×10-5℃
Tn---第n次观测时的环境温度，（℃）
T0---首次观测时的环境温度，（℃）。
钢尺温度修正后收敛值（S’）按下式计算：
S’=（Do+Lo）-（Dn+Ln’）
基线缩短，S或S’为正值，反之为负。
八、维护扩注意事项
1.调节螺母逆时针转动Zda范围，千万注意不得露出螺纹。
2.数显电路本身具有自动断电功能，以提高电池使用寿命。当显示值固定不变7分钟后，显示屏自动断电。转动调节螺母，数值自动出现。
3.收敛计使用一段时间后应进行对零校正，验检数显读数是否为零值，如有偏差可打开塑料盖，按第四项进行修正，反之可继续使用。
4.收敛计量测完成后，应用棉纱擦除灰尘并应定期对钢尺擦涂机油，以防生锈。
5.使用过程中，应尽量避免泥水浸入收敛计及钢尺，并正确使用收敛计各转动部件，保证钢尺平直，不得扭曲。
6.测温用的水银温度计应使用分值为0.1℃的，不得用分值大于该值的其它温度计。
7.在煤矿井下使用时误码切记不得在井下更换电池。除本说明书规定的电池以外不得采用其它型号电池代替。
8.当发现显示字符暗淡，不稳定或无显示时，应及时更换电池。收敛计长期不用时，应将电池取出。
9.更换钢尺方法是，先将钢尺摇把对面一侧的尺架板卸下，再将新钢尺套入尺心轴，并盖好尺架板。
10.收敛计是一种精密量测仪器，不得随意拆卸、更换零件，如出现故障无法排除时，请与生产厂家联系解决。

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