[發(fā)明專利]一種實時測量地下變形的方法和裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210390672.9
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102889876A
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李雄;施閣;李青
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州國量科技有限公司
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01B21/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下變形測量的方法和裝置，尤其是涉及采用多個測斜儀通過萬向節(jié)連接組成的一種實時測量地下變形的方法和裝置。

背景技術(shù)

在地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域常需要地下變形進(jìn)行測量。現(xiàn)在常用地下變形測量裝置是采用測斜管和測斜儀，需要監(jiān)測人定期到現(xiàn)場實地測量，耗費(fèi)大量人力；測得的數(shù)據(jù)少，沒有連續(xù)性，參考價值低。而現(xiàn)有的實時測量裝置一般是在測斜管中固定幾個測斜儀，所測得數(shù)據(jù)的深度間隔大，難以反映地下土層的變形情況。因而需要一種能夠?qū)崟r精確測量地下變形的裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種實時測量地下變形的方法和裝置，可實現(xiàn)低成本和高精度的地下變形實時測量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

一、一種實時測量地下變形的方法：

1）將多個測斜儀通過萬向節(jié)連接后，埋設(shè)于地下，每個測斜儀的引線通過同軸電纜供電和通信連接至地面的采集器；

2）采集器讀取每個測斜儀的傾角數(shù)據(jù)θ，再根據(jù)已知的每個測量單元長度L得出每節(jié)的水平變形距離S＝L*sin(θ)；

3）采集器通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計算機(jī)。

二、一種實時測量地下的變形裝置：

包括采集器和n個結(jié)構(gòu)相同的測量單元；每個測量單元均包括接頭、測斜儀、萬向接頭、同軸電纜、測斜儀保護(hù)不銹鋼管和不銹鋼延長桿；第一個測斜儀安裝在第一測斜儀保護(hù)不銹鋼管內(nèi)，第一測斜儀保護(hù)不銹鋼管的一端與第一接頭螺紋連接，第一個萬向接頭的一端與第一個測斜儀保護(hù)不銹鋼管的另一端螺紋連接，第一個萬向接頭的另一端與第一個不銹鋼延長桿的一端螺紋連接，第一個不銹鋼延長桿的另一端與下一個測量單元的接頭螺紋連接，依次類推，n個測斜儀的引線通過同軸電纜經(jīng)各自的接頭與采集器連接構(gòu)成該裝置。

所述的測斜儀它依次由限流保護(hù)電路、電源線通信芯片、單片機(jī)和加速度傳感器芯片電連接；所述的限流保護(hù)電路包括三個NPN三極管、PNP三極管、采樣電阻、充電電阻、充電電容和限流電阻；第一個NPN三極管的發(fā)射極與采樣電阻連接，采樣電阻的兩端與充電電阻和充電電容串聯(lián)組成的RC電路連接，第二個三極管的發(fā)射級與基極分別與充電電容的兩端連接，第二個三極管的集電極與PNP三極管的基極連接，PNP三極管的集電極與電路輸出連接，PNP三極管的發(fā)射極與第三NPN三極管的基極連接，第三NPN三極管的發(fā)射極和第一NPN三極管的集電極相連接后與電路輸入連接，并在第三NPN三極管的基極和集電極之間連接一個限流電阻。

所述的采集器包括電源、升壓電路、電源線通信芯片、單片機(jī)和GPRS模塊，單片機(jī)分別與電源線通信芯片和GPRS模塊連接，電源通過升壓電路對電源線通信芯片供電，并且電源對單片機(jī)和GPRS模塊供電，采集器的電源線通信芯片通過同軸電纜與測斜儀的限流保護(hù)電路連接。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明將多個測斜儀分別用延長桿和萬向節(jié)連接，各測斜儀采用電源線通信芯片通信，只要兩根線就可以同時實現(xiàn)供電和通信；再將其放置在地下土層中，以最底部或最頂部的端點為參考點，根據(jù)每節(jié)的傾斜角度變化，可測量地下變形量。本發(fā)明可實現(xiàn)低功耗和低成本的實時地下位移測量，可能根據(jù)需要設(shè)計每個測量單元的長度，從而滿足成本和測量的精度的要求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的測量裝置原理示意圖。

圖2是圖1測量單元的結(jié)構(gòu)放大圖。

圖3是本發(fā)明的測斜儀及延長桿和萬向節(jié)剖視圖。

圖4是本發(fā)明的變形量計算方法示意圖。

圖5是測斜儀電路原理框圖。

圖6是測斜儀中限流保護(hù)電路圖。

圖7是采集器電路原理框圖。

圖中：1、第一個測量單元，2、第二個測量單元，3、第n個測量單元，4、地面，5、采集器，6、接頭，7、測斜儀，8、萬向節(jié)，9、同軸電纜，10、不銹鋼延長桿，11、測斜儀保護(hù)不銹鋼管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。