[發(fā)明專利]一種帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410272570.6
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104142124A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 魏世玉;楊建國;陳柏林;楊富軍;趙火焱;吳孟;何飛;陳立川;姚光華;鄧濤;向強;賀建波
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/16
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于涉及安全預警領(lǐng)域，特別涉及一種帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

位移量監(jiān)測具有監(jiān)測方便、成果直觀、預警理論完備等特點，在工程建設或災害防治領(lǐng)域具有重要意義。當前，針對位移量的常見自動化監(jiān)測設備有GNSS、測量機器人等，上述監(jiān)測設備采購價格偏高不利于廣泛推廣，由此提出了激光測距式地表位移監(jiān)測設備。

然而，用來感知激光點位置的傳感器，由于受加工工藝影響，其量程最大只能達到20×20mm²，如此小的量程無法滿足常規(guī)工程形變監(jiān)測的需要。

當激光源發(fā)生傾斜(傾角為i)時，激光束在位置傳感器上的光斑將發(fā)生較大偏移，從而造成較大測量誤差(甚至粗差)，同時，激光源與位置傳感器的距離(S)越大，光斑偏移越明顯。由測小角理論可知：當S＝50m，i＝0.1°，光斑位置偏移量為87.27mm、i＝0.01°，光斑位置偏移為8.73mm)，可見不采取校正措施激光測距式地表位移監(jiān)測裝置將無法使用。

此外，要達到野外長期監(jiān)測低功耗的需求，須具備激光源功耗控制功能；為減小環(huán)境光(日光)強度加劇激光束散射，從而造成位置傳感器對位移量分辨率降低的效應，有必要設計束光功能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置。

本發(fā)明提供了一種帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置，其特征在于，所述監(jiān)測裝置包括激光收發(fā)端、激光反射端、相應通訊模塊及上位機軟件，其中所述激光收發(fā)端包括射頻模塊、雙軸傾角傳感器、溫度傳感器、激光測距儀、激光束光器、測繪基座；所述激光反射端包括二維PSD位移傳感器及其輔助部件、安裝支架、量程調(diào)節(jié)旋鈕及驅(qū)動控制電路及無線通訊模塊；所述通訊模塊負責現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程通訊和設備兩端數(shù)據(jù)交換；所述上位機軟件負責監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析。

進一步地，所述激光測距儀附加集成了無線通訊模塊、雙軸傾角傳感器、溫度傳感器及激光束光器。

進一步地，所述測繪基座包含整平用腳螺旋及水準管，以使設備安裝精密整平。

進一步地，所述激光收發(fā)端可實現(xiàn)空間距離測量，并依據(jù)傾斜角度和現(xiàn)場溫度，按測量學相關(guān)原理對空間距離進行傾斜改正及大氣折光改正，最終量化位移觀測所包含的系統(tǒng)誤差。

進一步地，所述二維PSD位移傳感器集成了濾鏡、廣角鏡頭、成像透板、二維CCD及鏡頭畸變矯正透鏡組。

進一步地，所述支架集成了濾鏡調(diào)節(jié)螺旋及量程調(diào)節(jié)螺旋，通過對二者的調(diào)節(jié)，分別實現(xiàn)最佳濾光效果和擴大監(jiān)測量程的目的。

進一步地，所述上位機軟件負責采集的數(shù)據(jù)包括激光收發(fā)端到位移傳感器的空間距離、激光收發(fā)端平面傾斜角度、豎直傾斜角度、現(xiàn)場溫度T、以及光斑在位移傳感器中的位置。

本發(fā)明的優(yōu)點在于，可同時實現(xiàn)對變形體平面位移、豎直位移的自動化監(jiān)測，該設備多余觀測量充分，可實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自改正與自檢校功能，監(jiān)測成果可靠性高。

附圖說明

圖1為帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置示意圖。

圖2為設備現(xiàn)場安裝流程。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置的具體實施方式做詳細說明。

如圖1所示，帶傾斜校正的非接觸激光地表位移監(jiān)測裝置包括激光收發(fā)端、激光反射端、相應通訊模塊及上位機軟件，其中激光收發(fā)端負責激光發(fā)射及返回信號接收，從而獲取基準點與監(jiān)測點間的空間距離；激光反射端則負責激光發(fā)射以光斑位置識別；通訊模塊負責現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)遠程通訊功能；所述上位機軟件負責監(jiān)測數(shù)據(jù)采集與分析。

監(jiān)測裝置的安裝分為激光收發(fā)端及激光反射端兩大部分，安裝時兩部分安裝高度應協(xié)調(diào)，確保位移傳感器發(fā)揮最大監(jiān)測量程，二者安裝流程如圖2所示。