[實(shí)用新型]一種地表高精度大量程位移測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201420309793.0
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN203981141U
• 公開（公告）日: 2014-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏世玉;楊建國;何飛;向曉軍;向強(qiáng);賀建波;鄧濤;陳立川;吳孟;楊富軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院
• 主分類號(hào): G01B21/02
• 分類號(hào): G01B21/02
• 代理公司: 北京和信華成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)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(yù)警領(lǐng)域，特別涉及一種地表高精度大量程位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

地表位移是地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生及演變過程中的直接表現(xiàn)，地表位移的大小及位移速率能直接反映災(zāi)害體的安全與否，在地災(zāi)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中具有十分重要的地位。

地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展、演化過程，伴隨著大量宏觀可測(cè)物理信息的改變，如地表位移、深部位移、地表傾角、巖土體壓力、聲發(fā)射等。這些物理信息中，又以地表位移最為直接、直觀，通過實(shí)時(shí)捕捉，可以建立其與滑坡成災(zāi)演化階段的映射關(guān)系，進(jìn)而為滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其變形趨勢(shì)又與滑坡體所處階段存在良好的映射關(guān)系，且位移量施測(cè)相對(duì)簡單方便，因而工程界普遍利用位移監(jiān)測(cè)對(duì)滑坡體的安全狀況進(jìn)行合理評(píng)價(jià)。

地災(zāi)領(lǐng)域的地表位移監(jiān)測(cè)設(shè)備主要包括GPS、全自動(dòng)全站儀、恒力拉線式地表位移計(jì)等。

GPS：全球定位系統(tǒng)的簡稱，通過導(dǎo)航衛(wèi)星與地面接收機(jī)之間的信號(hào)交互可以獲知地面測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)位移量。其監(jiān)測(cè)精度依賴于衛(wèi)星上的銫原子鐘，依賴于測(cè)量區(qū)域的組網(wǎng)方式及數(shù)據(jù)解算方法，依賴于GPS點(diǎn)同時(shí)接收到的導(dǎo)航衛(wèi)星的數(shù)量。此類方法受天氣影響較大，雨霧天氣一般無法施測(cè)。另外，此類方法功耗較大，野外作業(yè)需配備大型太陽能電池板及蓄電池，一旦系統(tǒng)斷電且未能及時(shí)恢復(fù)，由于缺少斷電期間的數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度將大打折扣，再者，由于需要大量數(shù)據(jù)參與平差計(jì)算，故解算出的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性較大，對(duì)突發(fā)位移變形反應(yīng)不靈敏，有一定的時(shí)間滯后性。

全自動(dòng)全站儀：俗稱測(cè)量機(jī)器人，由傳統(tǒng)全站儀集成步進(jìn)馬達(dá)、CCD影像傳感器構(gòu)成的視頻成像系統(tǒng)，并配置智能化的控制及應(yīng)用軟件發(fā)展而形成的。利用測(cè)量機(jī)器人進(jìn)行滑坡地表變形的測(cè)量已在多個(gè)滑坡實(shí)地應(yīng)用。施測(cè)時(shí)需第一次進(jìn)行學(xué)習(xí)測(cè)量，以后可根據(jù)學(xué)習(xí)記錄自動(dòng)定位對(duì)焦到預(yù)設(shè)測(cè)點(diǎn)。與GPS技術(shù)相比，測(cè)量機(jī)器人監(jiān)測(cè)的點(diǎn)更多、速度更快。其缺點(diǎn)是需要測(cè)站與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間點(diǎn)點(diǎn)通視、受外界條件的影響更大(如雨天、霧天不能觀測(cè))、隨距離的增加精度降低較快等。

拉線式地表位移計(jì)：在固定點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間通過鋼線相連，鋼線繞過滑輪與重錘連接，通過滑輪與重錘組合提供的恒力將鋼線拉直，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)鋼線的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)傳感探頭中角度傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)，此類設(shè)備精度高、量程大(可以監(jiān)測(cè)幾米到十幾米的位移)，且受天氣影響小，雨、霧天氣均可施測(cè)。此種方法的缺點(diǎn)是安裝不便，量程需求較大時(shí)需要重錘有一定的活動(dòng)空間，安裝高度受到一定限制，另外，由于其測(cè)量原理制約，安裝時(shí)需打開裝置罩體，按順序穿繞測(cè)線，非專業(yè)人員容易出現(xiàn)安裝錯(cuò)誤。再者，由于沒有計(jì)圈裝置，滑輪旋轉(zhuǎn)圈數(shù)無法計(jì)算，無法得知斷電期間的位移圈數(shù)，給測(cè)量結(jié)果帶來一定隱患。

上述幾種方法共同存在的問題是：地災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般安裝于現(xiàn)場(chǎng)有一定高度的安裝臺(tái)(或桿)上，當(dāng)安裝臺(tái)發(fā)生傾斜時(shí)造成頂部的監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)生水平位移，由于沒有傾斜誤差校正裝置，無法獲知產(chǎn)生此位移的根源，造成位地表位移量的誤判。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種地表高精度大量程位移測(cè)量裝置，所述裝置包括現(xiàn)場(chǎng)傳感模塊，其特征在于：所述現(xiàn)場(chǎng)傳感模塊包括保護(hù)罩體、傳感轉(zhuǎn)換裝置、位移傳感器，所述保護(hù)罩體用于安裝所述傳感轉(zhuǎn)換裝置，所述傳感轉(zhuǎn)換裝置上安裝有所述位移傳感器。所述傳感轉(zhuǎn)換裝置包括恒力彈簧、變向滑輪、位移變換裝置。所述位移傳感器上安裝有與其同軸的位移滑輪，所述位移滑輪上繞有柔性位移測(cè)線。

進(jìn)一步地，所述位移傳感器由固定于一體的大輪與小輪組成。

進(jìn)一步地，所述傳感轉(zhuǎn)換裝置包括計(jì)圈機(jī)構(gòu)，該計(jì)圈機(jī)構(gòu)為變速結(jié)構(gòu)(可以為渦輪蝸桿或齒輪或皮帶輪)。

進(jìn)一步地，所述測(cè)量裝置還包括安裝承臺(tái)，其作為整個(gè)測(cè)量裝置的加裝架，與保護(hù)罩體固定，第一角位移傳感器、第二角位移傳感器、恒力彈簧、變向滑輪均安裝固定于所述安裝承臺(tái)上。

進(jìn)一步地，第一測(cè)線用于連接所述彈簧與所述位移變換裝置，一端與所述彈簧連接，另一端通過變向裝置繞于所述位移變換裝置上的小輪上；第二測(cè)線用于連接所述位移變換裝置與位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一端繞于所述位移變換裝置大輪上，另一端延伸連接到被測(cè)位移點(diǎn)。

進(jìn)一步地，所述第一角位移傳感器與所述安裝承臺(tái)固定，其下方設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸上有蝸桿結(jié)構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)軸下部與所述位移變換裝置固定；所述第二角位移傳感器與安裝承臺(tái)固定，其下方設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸上有蝸輪結(jié)構(gòu)，由于蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)的作用，第二角位移傳感器可將第一角位移傳感器在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)較小的角度變化量。