[發明專利]基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法

在審

• 申請號: 202111126448.4
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113847957A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 賈艷昌;姜彤;劉漢東;尹彥禮;宋紅克;方東敏
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/02;G01P3/36
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.一種基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

a.安裝監測設備：在邊坡上布設衍射光光源，在衍射光光源和滑坡體之間的邊坡上布設帶兩條平行狹縫的不透光板，衍射光光線方向正對著狹縫，在滑坡體上方布設光屏；

b.調整衍射光光源和光屏的相對位置：調整衍射光光源、不透光板和光屏的相對位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一條直線上，調整衍射光光源與不透光板、不透光板與光屏之間間距，使光屏上能夠清晰觀察到等寬度的矩形明暗相間條紋；

c.以光屏中心為原點建立三維坐標系，讀取光屏上坐標，光屏水平方向為x軸，反坡向方向為正，沿坡向為負；光屏豎直方向為z軸，豎直向上為正，豎直向下為負；垂直光屏方向為y軸，向光源方向為正，反光源方向為負；

d.當滑坡體向下滑動時，光屏跟著滑坡體向下/上滑動，光屏上明暗相間條紋的坐標反向向上/下運動；當滑坡體背離衍射光光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體背離衍射光光源水平向滑動，光屏上明暗相間條紋的條紋寬度變大；當滑坡體向正衍射光光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體向衍射光光源水平向滑動，光屏上明暗相間條紋的條紋寬度變??；讀取光屏上最亮條紋寬度和最亮條紋中心坐標變化，基于夫瑯禾費衍射理論，根據最亮條紋中心坐標變化和最亮條紋寬度的變化計算滑坡滑動位移和滑動速度。

2.根據權利要求1所述的基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述衍射光光源為激光光源。

3.根據權利要求1所述的基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述步驟c，在光屏上設置刻度，能夠直觀的讀取光屏上明暗相間條紋的坐標。

4.根據權利要求1所述的基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述步驟b，調整衍射光光源和光屏的相對位置：調整衍射光光源、不透光板和光屏的相對位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一條直線上，該直線與滑坡滑動方向垂直，調整衍射光光源與不透光板、不透光板與光屏之間間距，使光屏上能夠清晰觀察到等寬度的矩形明暗相間條紋，保持明暗相間條紋位于光屏中心。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的基于雙縫衍射的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述步驟d，基于惠更斯原理，根據條紋中心坐標變化和條紋寬度的變化計算滑坡滑動位移和滑動速度的計算方法如下，設不透光板上兩條狹縫之間距離為P(PF_i)，衍射光光源的波長為λ，t₀時刻某條紋中心坐標為(x₀，z₀)，該條紋寬度為ΔL₀，不透光板到光屏垂直距離為F₀；t_i時刻某條紋中心坐標為(x_i，z_i)，該條紋寬度為ΔL_i，不透光板到光屏垂直距離為F_i，根據惠更斯原理計算t_i(i＝1，2，3…n)時刻滑坡滑動位移和滑坡滑動速度；

根據惠更斯原理：

明亮條紋中心位置：kF_iλ/2P(k＝1，2，3…n)

暗條紋中心位置：(2k-1)F_iλ/2P(k＝1，2，3…n)

明亮/暗條紋寬度：ΔL_i＝F_iλ/2P

t_i時刻y方向滑動位移為：s_yi＝2ΔL_iP/λ-2ΔL₀P/λ

t_i-1時刻至t_i時刻y方向滑動速度為：v_yi＝(2ΔL_iP/λ-2ΔL_i-1P/λ)/(t_i-t_i-1)

t_i時刻z方向滑動位移為：s_zi＝z_i-z₀

t_i-1時刻至t_i時刻z方向滑動速度為：v_zi＝(z_i-z_i-1)/(t_i-t_i-1)

t_i時刻x方向滑動位移為：s_xi＝x_i-x₀

t_i-1時刻至t_i時刻x方向滑動速度為：v_xi＝(x_i-x_i-1)/(t_i-t_i-1)。