一种隧道收敛监测传感器制造技术

一种隧道收敛监测传感器属于测量领域。本发明专利技术包括隧道收敛采集仪和微波探测靶二部分，隧道收敛采集仪包括微波发射器、微波接收器。微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，包括微波信号发射模块（1）、微波频率和带宽定制模块（2）、角度量测模块（3）；所述微波接收器用来接收定制频率的微波信号、记录走时速度和时间、进行收敛计算、存储以及数据传输，包括微波信号接收模块（4）、微波频率定制模块（5）、时间和速度测量模块（6）、数据处理和显示模块（7）、数据存储和传输模块（8）。本发明专利技术数据精度高，收敛误差小于±1mm；不受环境限制，可进行实时跟踪探测，测量距离和进行数据处理；有效提高效率，保证监测和施工安全。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道收敛监测传感器
本专利技术涉及一种通过发射微波对隧道等地下工程收敛进行测量的装置，是一种微波传感器，由微波发射器实时发送微波信号，跟踪探测目标体的位置，并由信号采集器测量处理回波信号，进行隧道收敛监测，本专利技术主要用于隧道及地下工程收敛监测，属于测量领域。
技术介绍
隧道等地下工程在公路、铁路和地铁等工程中占有重要的地位，施工监控量测是隧道等地下工程的一项重要内容。隧道收敛目前主要采用传统的水准仪、钢挂尺、收敛计和全站仪等测量工具，测量精度不高，受隧道施工影响较大，易对隧道造成施工阻碍，且数据存储、传输、处理、分析等工作量大，工程应用不便。现有的激光位移传感器和声波传感器等抗干扰能力差，同时不能实现对隧道监测目标跟踪测量。微波传感器具有不接触，无损伤，连续，实时，远距离，无毒害，不污染环境，易于维护，成本较低等一系列优点，在许多场合十分有用。长期来，传感器的电检测技术基本上局限于低频和光频两个频段并从集成电路参数和电压，电流的观点来研究各种传感器的性能，很少使用它们之间的微波频段并从电磁波的角度来研究传感器。
技术实现思路
本专利技术提出了一种采用微波测量位移的传感器，利用压电效应的原理将电能和微波相互转化，即在发射微波的时候，将电能转换成微波信号，发射微波；而在接收发射装置发射的微波的时候，则将微波振动信号转换成电信号。利用微波信号测量隧道收敛，可以实时采集数据，不受环境限制，可有效保证隧道施工进度，提高工作效率，减少工作量，降低作业危险。本专利技术的特征在于：隧道收敛监测传感器分为隧道收敛采集仪和微波探测靶二部分，其中隧道收敛采集仪包括微波发射器、微波接收器。所述微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，包括微波信号发射模块（1）、微波频率和带宽定制模块（2）、角度量测模块（3）；所述微波接收器用来接收定制频率的微波信号、记录走时速度和时间、进行收敛计算、存储以及数据传输，包括微波信号接收模块（4）、微波频率定制模块（5）、时间和速度测量模块（6）、数据处理和显示模块（7）、数据存储和传输模块（8）；所述微波探测靶（9）为一专用探测体，用来反射微波信号，可在探测范围内同时埋设多个微波探测靶同时进行测量，每个微波探测靶可在一定范围内移动，微波探测器可进行跟踪探测和实时测量距离，跟踪方法采用全邻法，即对不同探测点全面进行所有候选滤波，并根据不同相关情况计算出各概率加权系数以及等效回波，然后用各等效回波更新多个目标的状态。微波信号发射模块（1）将电能转换成微波信号，发射微波；微波频率和带宽定制模块（2）用来定制固定频率和带宽的微波信号（2～60GHZ），不同观测组采用不同的频率；角度量测模块（3）测量和确定发射微波信号的方向；微波信号接收模块（4）用来接收固定频率和带宽的微波信号；微波频率定制模块（5）用来定制接收信号的频率,不同观测组的频率是不同的；时间和速度测量模块（6）用来测量微波信号的走时速度，走时时间；数据处理和显示模块（7）根据发射微波信号的方向、频度和走时时间计算隧道的收敛值，并以电信号显示；数据存储和传输模块（8）是把测量的数据按固定的格式实时存储，并具有数据在线传输和无线传输功能；微波探测靶（9）为一专用探测体，用来反射微波信号，可在探测范围内同时埋设多个微波探测靶同时进行测量，每个微波探测靶可在一定范围内移动，微波探测器可进行跟踪探测和实时测量距离，跟踪方法采用全邻法，用各等效回波更新多个目标的状态；直流供电电源和交流供电电源（10）用于本装置的供电。技术方案（1）在隧道合适位置安装微波传感器和多个微波探测靶；（2）定制微波频率，进行监测组分组设置；设定微波的带宽，按预定空间范围搜索目标靶体反射信号，使其具有足够的抗干扰能力；（3）打开电源，启动微波传感器测量装置，开始实时探测，测量距离、方向和根据设置参数进行数据处理；(4)将数据存储，并发往监测中心计算机。有益效果本专利技术为一种隧道收敛监测传感器，具有以下优点：（1）数据精度高，收敛误差小于±1mm；（2）不受环境限制，可进行实时跟踪探测，测量距离和进行数据处理；（3）具有数据存储功能和数据传输功能，存储能力可自行设定，传输速度根据网络确定；（4）有效提高工作效率，节约人力和物力，保证监测和施工安全。附图说明图1：隧道收敛采集仪结构图图2：微波探测靶图3：微波探测原理图其中1—微波探测靶（1cm×1cm）2—隧道收敛采集仪图4：隧道收敛的计算原理图具体实施方式本专利技术提出了一种采用微波测量位移的传感器，利用压电效应的原理将电能和微波相互转化，即在发射微波的时候，将电能转换成微波信号，发射微波；而在接收发射装置发射的微波的时候，则将微波振动信号转换成电信号。本专利技术隧道收敛监测传感器分为隧道收敛采集仪和微波探测靶二部分，其中隧道收敛采集仪包括微波发射器、微波接收器。所述微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，包括微波信号发射模块（1）、微波频率和带宽定制模块（2）、角度量测模块（3）等；所述微波接收器用来接收定制频率的微波信号、记录走时速度和时间、进行收敛计算、存储以及数据传输，包括微波信号接收模块（4）、微波频率定制模块（5）、时间和速度测量模块（6）、数据处理和显示模块（7）、数据存储和传输模块（8）等；所述微波探测靶（9）为一专用探测体，用来反射微波信号，可在探测范围内同时埋设多个微波探测靶同时进行测量，每个微波探测靶可在一定范围内移动，微波探测器可进行跟踪探测和实时测量距离；另外该装置还包括直流供电电源和交流供电电源（10）。隧道收敛监测传感器使用时将隧道收敛采集仪安装在隧道壁上适当位置，在每个监测点上埋设一个微波探测靶（9），启动隧道收敛监测传感器电源（10），利用微波频率和带宽定制模块（2）定制微波频率和带宽，利用角度量测模块（3）测量确定微波发射方向，微波频率定制模块（5）定制接收微波的频度，启动微波信号接收模块（4）、时间和速度测量模块（6）、数据处理和显示模块（7）和数据存储和传输模块（8）等，启动微波信号发射模块（1）发射微波信号，进行隧道收敛的可进行实时探测，测量距离和进行数据处理。微波传播速度：v=fλ发射器和微波探测靶间距离：di=viti/2任意二点间距离：si=SQRT(di2+di+12-2didi+1cosθi)隧道任意断面收敛值：△si=si-1-si隧道任意断面累计收敛值：△s＝sum(△si)式中：f为微波定制频率；λ为微波波长；θ为任意二个微波探测靶间夹角。以上是本专利技术的一个典型实例，本专利技术的实施不限于此。本文档来自技高网...

【技术保护点】
隧道收敛监测传感器，其特征在于：包括隧道收敛采集仪和微波探测靶二部分，其中隧道收敛采集仪包括微波发射器、微波接收器。所述微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，包括微波信号发射模块（1）、微波频率和带宽定制模块（2）、角度量测模块（3）；所述微波接收器用来接收定制频率的微波信号、记录走时速度和时间、进行收敛计算、存储以及数据传输，包括微波信号接收模块（4）、微波频率定制模块（5）、时间和速度测量模块（6）、数据处理和显示模块（7）、数据存储和传输模块（8）；所述微波探测靶（9）为一个或者多个。

【技术特征摘要】
1.隧道收敛监测传感器，包括隧道收敛采集仪和微波探测靶二部分，其中隧道收敛采集仪包括微波发射器、微波接收器，所述微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，包括微波信号发射模块(1)、微波频率和带宽定制模块(2)、角度量测模块(3)；所述微波接收器用来接收定制频率的微波信号、记录走时速度和时间、进行收敛计算、存储以及数据传输，包括微波信号接收模块(4)、微波频率定制模块(5)、时间和速度测量模块(6)、数据处理和显示模块(7)、数据存储和传输模块(8)；所述微波探测靶(9)为一个或者多个；其特征在于：所述微波发射器用来对目标发射定制频率的微波，其中微波信号发射模块(1)将电能转换成微波信号，发射微波；微波频率和带宽定制模块(2)用来定制固定频率和带宽...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓洪亮，黄东辉，高文学，姚爱军，周世生，李立云，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11