[發明專利]一種遠程測量路基水平位移的方法

有效

• 申請號: 201610172867.4
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105841621B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 林學春;楊盈瑩;李備;楊松
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01S17/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 鐘文芳

技術領域

本發明屬于激光測量技術領域，涉及一種利用激光遠程測量路基水平位移的裝置與方法。

背景技術

路基位移在道路的施工過程中以及完工以后都是難以避免的。近年來隨著軌道建設的快速發展，相關的安全問題越來越得到人們的重視。特別是現在高速鐵路的出現，對路基形變的控制有了更高的要求。為了及時了解路基在荷載作用下的位移變化趨勢，以便提前采取有效措施，防止事故的發生，需要在道路的施工過程中以及完工以后一段時期設置觀測。完工后路基位移觀測要根據實際情況確定觀測時間長短。文章《鐵路路基下沉位移實時測量新方法》(張雅楠，2008)提供的方法中，采用激光和目標靶，目標靶表面與水平面的夾角為θ直接放置在待測路基上，這種方法中，當待測路基發生位移或晃動時，可能導致目標靶表面與水平面的夾角發生變化，從而使得激光不能沿原先光路返回，導致激光測距無法得出待測距離。本發明方法避免了這個問題。

發明內容

本發明提供了一種新型激光測量方法和裝置，結構簡單，方便易操作，僅使用反射鏡，無需CCD、透鏡或其他光學元件，即可測量得到路基位移。

本發明提供了一種遠程測量路基水平位移的方法，包括：

步驟1：選取兩處固定的參考位置A和C，并在A處放置激光測距儀；其中，B為待測路基所在位置；參考位置A和C位于不同高度的水平面上；

步驟2：在待測路基上方第一高度D處設置第一反射鏡，所述第一反射鏡與地面垂直，且鏡面朝向參考位置A；

步驟3：在參考位置C處設置第二反射鏡，所述第二反射鏡與水平面的夾角為θ₂，且0度＜θ₂＜90度；

步驟4：待測路基發生水平位移前，激光測距儀在A處出射一束與地面夾角為θ₁的第一激光束，激光測距儀測出所述第一激光束經第一反射鏡和第二反射鏡反射并返回后所經的第一距離；其中，θ₁＝90度-θ₂；

步驟5：待測路基發生水平位移后，所述激光測距儀在A處出射一束與地面夾角θ₁的第二激光束，激光測距儀測出所述第二激光束經第一反射鏡和第二反射鏡反射并返回后所經第二距離；

步驟6：根據所述第一距離、第二距離以及θ₁計算得到待測路基發生的水平位移。

本發明提供的方法利用先進的激光測量技術實現，可以對路基的水平位移進行遠程測量。激光測量精密度高，光路中除了反射鏡，不需要其他光學元件，可避免產生多個誤差。測量方法簡單易操作，可適用于參考位置和待測目標距離較遠的情況。本方法具有遠距離、高精度、大范圍、實時測量的優點。

附圖說明

圖1是本發明中遠程測量路基水平位移方法的流程圖；

圖2是本發明中測量路基水平位移的幾何示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。

如圖1所示，本發明提出了一種利用激光遠程測量路基水平位移方法，其包括：

步驟1：選取兩處固定的參考位置A和C，并在A處放置激光測距儀；其中，B為待測路基所在位置，測量待測目標所在位置的路基水平方向位移，即測量B水平方向的位移；A和B位于同一水平面或者不同水平面上，例如可同時在地面上，C位于高度不同于A的另一水平面上。

步驟2：在B的上方第一高度D處設置第一反射鏡，所述第一反射鏡與地面垂直，且鏡面朝向參考位置A；

步驟3：在參考位置C處設置第二反射鏡，所述第二反射鏡與水平面的夾角為θ₂，且0度＜θ₂＜90度；步驟4：激光測距儀在A處出射一束與地面夾角為θ₁的第一激光束，激光測距儀測出所述第一激光束經第一反射鏡和第二反射鏡反射并返回后所經第一距離；其中，θ₁＝90度-θ₂；

步驟5：所述激光測距儀在A處出射一束與地面夾角θ₁的第二激光束，激光測距儀測出所述第二激光束經第一反射鏡和第二反射鏡反射并返回后所經第二距離；

步驟6：根據所述第一距離、第二距離以及θ₁計算得到待測路基發生的水平位移。

其中，需要保證A處發射的激光經過反射鏡D反射后能到達C，為了達到這個目的，通常情況下A、C、D所在水平面高度需要滿足下面的條件：