2.3 两种新型位移传递模式的测试结果
由于第一种位移传递模式的多点位移计结构远较第二种复杂，需要较麻烦细致的机加工，至今尚未制作完成。第二种新型位移传递模式微型多点位移计制作完成后，我们也进行了仪器的精度测试，测试地点在清华大学水利水电工程系水工实验室。分别将两种不同位移传递系统机构与位移传感器、通道选择器、ktg-c数据采集器、电源稳压器、微机系统相联，并固定在试验台上。测点端部用螺旋测微计作为标准位移给定，另一端与传感器测量杆平行并接。见图6、图7。
标准位移以0～9mm等间隔的10个值给定，分别对测杆进行推、拉两个方向的测试，每推拉一次得出一组数据，取三组的平均值作为一个给定值的对比分析数据。测试结果表明，位移传递模式2-1的仪器重复误差为0.09%、迟滞误差为0.11%、非线形误差为0.08%；位移传递模式2-2的仪器重复误差为0.09%迟滞误差为0.08%、非线形误差为0.07%；除传递模式2-1迟滞误差外，均小于0.10%。
传递模式2-1在推拉交替变形时，由于传递钢丝与护管之间的摩擦力较大，产生较大的迟滞误差，因为试验中采用的是普通黄油作为润滑剂，如果采用硅脂作为润滑剂并适当增大弹簧张力的话，这种迟滞误差会有所减少。
另外可以将第二种曲线传递模式的多点位移计布置在只产生单向变形的部位，如洞室群相当外边缘处的位移测量；而洞室之间的岩柱部位则布置为第一种曲线传递模式或直线传递模式的多点位移计。这样可以发挥各自的优越性，而又减少对模型制作的干扰。两种位移传递模式的灵敏度测试结果分别见表1和表2。可以看出模式2-2灵敏度比模式2-1略高。
3 张力附加变形误差分析
采用柔性钢丝进行位移传递时,为了保证测点在产生正、负位移时，均能引起位移传感器的相应位移就必须保持钢丝中具有一定张力。此张力在位移测量过程中是一个变化值，随测点到位移传感器的距离增大而增大，反之则减小。在张力相当小时，要保证该相当小值大于整个传递系统中的摩擦力；比较大时不能超过弹簧的线性范围。由于钢丝中的张力的存在，而且发生变化，因而会引起传递系统附加变形，产生传递误差以传递模式2-2为例，对该误差进行分析。假定钢丝与护管之间只有两个点接触,每个接触点的摩擦力均为f，而且该摩擦力f不随张力改变而改变。设由弹簧张力增加所产生的张力附加位移为△u，传感器测量的位移值是u′，实际位移值u可近似由下式进行修正计算：
c为弹簧的弹性系数；△t为由于位移u′所产生的张力增量，由于弹簧与传感器直接连接，所以u′就是弹簧产生的真实伸长；△ui为每一直线段传递钢丝产生的附加张力位移；f为钢丝与护管接触摩擦力；r为钢丝半径；e为钢丝材料弹性模量；l1、l2、l3、r1、r2分别为ab、d、ef直线段的长度以及两弧段的曲率半径,如图8所示。
为了减少位移计作反复运动时产生的迟滞误差，可以结合试验前进行的数值计算分析结果，对不同测点在试验过程中可能的变形趋势做出预测，在不同测点布置不同传递模式的位移计，使位移计尽可能保持单向变形，提高位移量测的可靠度和精度。
4 结 论
作者分析了微型多点位移计量测系统存在的不足，提出了“直线传递与曲线传递相结合，柔性连接与刚性连接相结合”的新思路，设计了两种新的位移传递模式，并试制了相应传递系统。作者对上述新型传递系统的性能进行了测试。经试验对比发现，除传递模式221迟滞误差外，两种位移传递模式均能满足位移量测灵敏度和精度要求，第一种传递模式由于杆件刚度大，稳定性好于第二种；而第二种则制作简单，容易实现，其稳定性可以通过增大张力弹簧的比较低张力值，以及采用更 的润滑剂得到改善。在试验过程中可以根据数值分析结果，针对模型洞室的不同部位的变形规律，选择不同模式的位移传递方式，以达到比较好的组合效果。
参 考 文 献：
[1] 周维垣.高等岩石力学[m].北京：水利电力出版社，1990.
[2] 谷兆祺，彭守拙，李仲奎.地下洞室工程[m].北京：清华大学出版社，1994.
[3] 王思敬.中国岩石力学与工程世纪成就[m].上海：河海大学出版社,2004.8612877.
[4] 中国科协.学科发展蓝皮书2004卷[m].北京：中国科学技术出版社,2005.50255.
[5] 李仲奎,卢达溶,中山元,等.三维模型试验新技术及其在大型地下洞群研究中的应用[j].岩石力学与工程学报,2003，22(9)：143021436.
[6] 王爱民,陶记昆,李仲奎.微型高精度多点位移计的设计及在三维模型实验中的应用[j].实验技术与管理,2002，19(5)：21226.
[7] 王爱民.三维模型和材料试验仪器研制及测量方法研究[d].清华大学精密仪器与机械学系,工程硕士学位论文,2004.