[發明專利]一種高精度拱壩變形監測設備和測量方法

有效

• 申請號: 201710250026.5
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN107014304B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 樂開端;袁一涵;李杰;肖盾;漆福棟;黃啟明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;西安華騰光電有限責任公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李宏德

一種高精度拱壩變形監測設備和測量方法，屬于測量監測領域，該設備包括：若干監測單元，每套監測單元包括銦鋼管系統，以及相互配合沿光路設置的發射裝置、折射裝置和接收裝置；銦鋼管系統包括兩個銦鋼管以及與銦鋼管一一對應的長度測量位敏傳感器；銦鋼管固定在測段的其中一個測點上，對應的長度測量位敏傳感器固定在該測段的另一個測點上，在固定長度測量位敏傳感器的測點上對應的銦鋼管通過移動副與之相連。通過若干呈三點布置的監測單元，從各個測段對大壩變形數據進行監測和采集，銦鋼管固定在一個測點上，另一個測點使用移動副與之相連，這種無接觸的測量方法，和無應力的連接方式，能夠消除應力使銦鋼管發生的形變擾動，保證了測量的精度。

技術領域

本發明屬于測量監測領域，涉及一種拱壩的變形監測，具體為一種高精度拱壩變形監測設備和測量方法。

背景技術

拱壩的變形監測有水平位移監測、垂直位移監測、水平垂直同時監測、三維位移監測等多種。其中較為先進是利用激光準直原理的閉合激光準直變形監測技術，但是現存的激光拱壩變形監測技術也有許多缺點，主要缺點如下。

1)激光器和光學設備在工作一定的時間后會產生形變，使得光源發出的光束發生空間中的移動和旋轉，現有解決辦法例如盧欣春等人在2006年的《激光光束對大壩變形監測精度的影響因素及解決方法》一文中提到的解決方法，這種辦法是從光源入手，顯然不能根本的去除由其余光學元器件(例如光學折射系統)的空間旋轉造成的擾動。

2)現存激光拱壩準直系統的解算過程多，例如彭欣欣等人在2015年公開的《真空激光變形監測系統在小灣雙曲拱壩中的應用》一文中提到的布置和計算的過程，該方法雖然是位移變形，但計算過程中涉及較多的角度中間變量，而角度中間變量的計算會引入較多的誤差。

3)因為計算中使用角度中間變量，因此需要投入較高成本去研制基點的角度測量設備，而實際上，激光拱壩的變形監測并不需要得出角度數據。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種高精度拱壩變形監測設備和測量方法，能過濾掉光學器件的旋轉所帶來的擾動，中間計算過程不出現較多的角度變量，以提高測量和計算精度。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種高精度拱壩變形監測設備，包括若干監測單元，每套監測單元包括銦鋼管系統，以及相互配合沿光路依次設置的發射裝置、折射裝置和接收裝置；

所述拱壩的壩體沿拱壩方向分隔為若干測段，測段的端點分別為測點，并對測點依次編號為0，1，2，…i-1，i，i+1，…n，其中i和n均為正整數；

第i套監測單元中的發射裝置對應設置在起始測點i-1處，折射裝置2對應設置在中間測點i處，接收裝置對應設置在末端測點i+1處；

所述的銦鋼管系統包括兩個銦鋼管，以及與銦鋼管一一對應的長度測量位敏傳感器；銦鋼管固定在測段的其中一個測點上，對應的長度測量位敏傳感器固定在該測段的另一個測點上，在固定長度測量位敏傳感器的測點上對應的銦鋼管通過移動副與之相連。

優選的，所述的發射裝置包括固定在對應測點上的激光光源和設置在光路上的光闌；激光光源的光斑能夠覆蓋光闌中心的通孔。

優選的，所述的折射裝置包括均固定在對應測點上的雙反射系統和菲涅爾波帶片；菲涅爾波帶片設置在雙反射系統的入射光路上。

優選的，相鄰監測單元呈重疊布置；前一套監測單元的中間測點作為后一套監測單元的起始測點依次布置，前一套監測單元的末端測點作為后一套監測單元的中間測點依次布置。

一種高精度拱壩變形測量方法，本發明提供的高精度拱壩變形監測設備，包括如下步驟，