[發明專利]一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 202110659169.8
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113340225B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 李國偉;白雅偉;李銀霞;王艷;田國立;王曉睿;林青;李俊峰;韓艷紅;王展;李志鵬;鄭培信;王昊森;孫永新;劉旭
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 鄭州中科鼎佳專利代理事務所(特殊普通合伙) 41151
• 代理人: 蔡佳寧

1.一種基于激光位移檢測裝置的隧道變形監測系統，其特征是：包括后臺主站(1)、前端傳感器(2)，后臺主站(1)與前端傳感器(2)之間通過無線公共通信網絡通信連接；后臺主站(1)中構建有被監測隧道的3D空間模型；

前端傳感器(2)包括基準裝置(2.1)、位移檢測裝置(2.2)；基準裝置(2.1)包括數據采集通信模塊(2.1.1)、檢測基準組件(2.1.2)，檢測基準組件(2.1.2)固定設置在數據采集通信模塊(2.1.1)一側面；位移檢測裝置(2.2)包括光機組件(2.2.1)、光機控制器(2.2.2)、檢測基準組件(2.1.2)；光機控制器(2.2.2)與光機組件(2.2.1)電性連接；位移檢測裝置(2.2)的檢測基準組件(2.1.2)固定設置在光機組件(2.2.1)其中一側面，相對檢測基準組件(2.1.2)安裝側面固定設置有鏡頭組件(2.2.1.7)；鏡頭組件(2.2.1.7)上設置有場鏡；

前端傳感器(2)安裝時，基準裝置(2.1)設置有一個，固定安裝在隧道一端頂部或側壁，基準裝置(2.1)的檢測基準組件(2.1.2)朝向隧道內側；位移檢測裝置(2.2)設置有若干個，以后一個鏡頭組件(2.2.1.7)對準前一個檢測基準組件(2.1.2)的方式，固定安裝在隧道中段頂部或側壁；基準裝置(2.1)、位移檢測裝置(2.2)之間電性連接；

光機組件(2.2.1)包括殼體(2.2.1.1)、激光源(2.2.1.2)、水平振鏡(2.2.1.8)、垂直振鏡(2.2.1.9)、分光鏡(2.2.1.5)、激光接收裝置(2.2.1.6)、鏡頭組件(2.2.1.7)；鏡頭組件(2.2.1.7)固定設置在殼體(2.2.1.1)一側面，形成密封腔體，激光源(2.2.1.2)、水平振鏡(2.2.1.8)、垂直振鏡(2.2.1.9)、分光鏡(2.2.1.5)、激光接收裝置(2.2.1.6)固定設置在密封腔體中，構成激光發射、接收光路；水平振鏡(2.2.1.8)、垂直振鏡(2.2.1.9)分別連接有振鏡電機，光機組件(2.2.1)工作時，水平振鏡(2.2.1.8)、垂直振鏡(2.2.1.9)由振鏡電機驅動做勻速擺動；

位移檢測裝置(2.2)工作時，激光源(2.2.1.2)發出激光束，經水平振鏡(2.2.1.8)、垂直振鏡(2.2.1.9)反射后形成水平或垂直雙向掃描的激光束，激光束雙向掃描一次為一個掃描周期；水平或垂直掃描的激光束穿過分光鏡(2.2.1.5)后，再經鏡頭組件(2.2.1.7)的場鏡射出；當水平或垂直掃描的激光束照在前一個基準裝置(2.1)或位移檢測裝置(2.2)的檢測基準組件(2.1.2)的激光靶球上時，水平或垂直掃描的激光束原路返回，經分光鏡(2.2.1.5)反射進入激光接收裝置(2.2.1.6)形成明亮光斑；

激光接收裝置(2.2.1.6)在一個掃描周期內有兩個基準光斑，且兩個基準光斑在時間軸上的位置分別為1/4T和3/4T；當隧道發生變形時，位移檢測裝置(2.2)相對前一個基準裝置(2.1)或位移檢測裝置(2.2)之間會發生水平、垂直方向的位移，受此位移影響，激光接收裝置(2.2.1.6)在一個掃描周期內形成的兩個明亮光斑在時間軸上的位置會發生改變，即兩個明亮光斑與原基準光斑發生分離，根據分離時間差計算出位移檢測裝置(2.2)相對前一個基準裝置(2.1)或位移檢測裝置(2.2)之間水平、垂直方向位移的具體數值；根據兩個光斑是處于基準光斑的內或外，判斷水平或垂直方向位移的方向。

2.根據權利要求1所述基于激光位移檢測裝置的隧道變形監測系統，其特征是：檢測基準組件(2.1.2)包括激光靶球罩(2.1.2.1)、激光靶球(2.1.2.2)，激光靶球罩(2.1.2.1)為淺盆狀，激光靶球(2.1.2.2)固定設置在激光靶球罩(2.1.2.1)底部；檢測基準組件(2.1.2)固定設置在相對殼體(2.2.1.1)設置鏡頭組件(2.2.1.7)的側面，或固定設置在數據采集通信模塊(2.1.1)一側面。