[發(fā)明專利]一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810295974.5
• 申請(qǐng)日: 2018-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN108507530A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 檀永剛;張哲;王騫;黃才良;邱文亮;潘盛山;王會(huì)利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C5/00
• 分類號(hào): G01C5/00;G01C3/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量裝置及方法。將目標(biāo)測(cè)量靶安裝在建筑結(jié)構(gòu)上，目標(biāo)測(cè)量靶是一個(gè)帶有小孔的透鏡組；激光光源的激光束通過目標(biāo)測(cè)量靶的小孔和透鏡組并在遠(yuǎn)處經(jīng)聚焦鏡頭投射到投影屏上；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生位移時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)上安裝的目標(biāo)測(cè)量靶也發(fā)生相同的位移，則激光束通過小孔時(shí)的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再投射到投影屏?xí)r的偏轉(zhuǎn)距離被放大；在投影屏處設(shè)有CCD感光模塊，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，記錄光斑的坐標(biāo)變化量，再根據(jù)激光光源到達(dá)目標(biāo)測(cè)量靶的距離以及目標(biāo)測(cè)量靶到投影屏的距離，得出建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際的位移量。本發(fā)明可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的長(zhǎng)期光測(cè)，能夠達(dá)到0.01mm～0.1mm的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及到位移或變形的測(cè)量技術(shù)，特別涉及一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

在土木工程結(jié)構(gòu)中，經(jīng)常需要監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的位移或變形。常用的監(jiān)測(cè)儀器有：全站儀、高精度水準(zhǔn)儀、GPS系統(tǒng)、電阻式位移計(jì)、激光位移計(jì)、百分表、千分表等。其中全站儀、高精度水準(zhǔn)儀、GPS系統(tǒng)等儀器可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離的測(cè)量，但是能夠達(dá)到的精度通常是只有5mm左右，雖然高精度水準(zhǔn)儀理論上可以精確的0.2mm，但是如果進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T每次架設(shè)測(cè)量?jī)x器的偶然誤差超過0.2mm而無法保證長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的精度。電阻式位移計(jì)、激光位移計(jì)、百分表、千分表等儀器儀表的測(cè)量精度很高，可以達(dá)到0.001～0.01mm，但是這些設(shè)備只能做近距離測(cè)量相對(duì)位移或變形，例如某橋梁或建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生基礎(chǔ)沉降，則附近的地基土都會(huì)隨之下沉，僅測(cè)量相對(duì)位移是不能準(zhǔn)確地反應(yīng)基礎(chǔ)的實(shí)際沉降量的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在遠(yuǎn)處固定點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，又能夠達(dá)到超過傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量裝置，包括激光光源1、目標(biāo)測(cè)量靶2、聚焦鏡頭3和投影屏4；目標(biāo)測(cè)量靶2固定于建筑結(jié)構(gòu)5上，其為一個(gè)帶有小孔的透鏡組；激光光源1位于目標(biāo)測(cè)量靶2的一側(cè)，聚焦鏡頭3和投影屏4位于目標(biāo)測(cè)量靶2的另一側(cè)；激光光源1、目標(biāo)測(cè)量靶2和聚焦鏡頭3的中心軸處于同一水平線處。

所述的投影屏4處設(shè)有CCD感光模塊。

一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量方法，步驟如下：

將目標(biāo)測(cè)量靶2安裝在建筑結(jié)構(gòu)5上，目標(biāo)測(cè)量靶2是一個(gè)帶有小孔的透鏡組；激光光源1位于目標(biāo)測(cè)量靶2的一側(cè)，聚焦鏡頭3和投影屏4位于目標(biāo)測(cè)量靶2的另一側(cè)；激光光源1的激光束通過目標(biāo)測(cè)量靶2的小孔和透鏡組并在遠(yuǎn)處經(jīng)聚焦鏡頭3投射到投影屏4上；當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)5發(fā)生位移時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)5上安裝的目標(biāo)測(cè)量靶2也發(fā)生相同的位移，則激光束通過小孔時(shí)的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，再投射到投影屏4時(shí)的偏轉(zhuǎn)距離被放大；在投影屏4處設(shè)有CCD感光模塊，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，記錄光斑的坐標(biāo)變化量，再根據(jù)激光光源1到達(dá)目標(biāo)測(cè)量靶2的距離以及目標(biāo)測(cè)量靶2到投影屏4的距離，得出建筑結(jié)構(gòu)5實(shí)際的位移量。

本發(fā)明的效果和益處是：

1)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降時(shí)，其附近的地面也會(huì)有一定程度的沉降，因此無法找到附近地面的不動(dòng)點(diǎn)，而本發(fā)明可以將不動(dòng)點(diǎn)設(shè)在建筑結(jié)構(gòu)沉降影響區(qū)以外的地方進(jìn)行遠(yuǎn)程觀測(cè)。

2)由于本發(fā)明可以將建筑結(jié)構(gòu)的微小位移放大后進(jìn)行測(cè)量，因此提高了測(cè)量的精度，可以精確到0.01mm～0.1mm。

3)激光光源、目標(biāo)測(cè)量靶、投影屏均可以長(zhǎng)期固定，從而消除人工安裝儀器設(shè)備產(chǎn)生的誤差。

附圖說明

圖1一種遠(yuǎn)程測(cè)量位移的高精度測(cè)量方法的示意圖。

圖中：1激光光源；2目標(biāo)測(cè)量靶；3聚焦鏡頭；4投影屏；5建筑結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式