一种高精度拱坝变形监测设备和测量方法技术

一种高精度拱坝变形监测设备和测量方法，属于测量监测领域，该设备包括：若干监测单元，每套监测单元包括铟钢管系统，以及相互配合沿光路设置的发射装置、折射装置和接收装置；铟钢管系统包括两个铟钢管以及与铟钢管一一对应的长度测量位敏传感器；铟钢管固定在测段的其中一个测点上，对应的长度测量位敏传感器固定在该测段的另一个测点上，在固定长度测量位敏传感器的测点上对应的铟钢管通过移动副与之相连。通过若干呈三点布置的监测单元，从各个测段对大坝变形数据进行监测和采集，铟钢管固定在一个测点上，另一个测点使用移动副与之相连，这种无接触的测量方法，和无应力的连接方式，能够消除应力使铟钢管发生的形变扰动，保证了测量的精度。

Deformation monitoring device and measuring method for high precision arch dam

A high precision measurement method of dam deformation monitoring equipment and monitoring, which belongs to the measurement field, the device comprises a plurality of monitoring units, each monitoring unit including indium steel system, and mutual cooperation along the transmitting device, optical refraction setting device and the receiving device; indium steel pipe system includes two indium steel pipe and corresponding indium steel pipe the length of the measuring position sensor; indium steel tube is fixed in the measuring section one point corresponding to the length of measurement sensor is fixed on another point of the measuring section, corresponding measuring points in indium steel pipe fixed length measurement sensor on the mobile side connected by. Through a plurality of monitoring units three points, from each measurement section of the data acquisition and monitoring of dam deformation, indium steel pipe fixed in a measuring point, another point is connected with the mobile side, the non-contact measurement method, and stress free connection, which can eliminate the deformation should be the occurrence of indium tube disturbance, to ensure the accuracy of measurement.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度拱坝变形监测设备和测量方法
本专利技术属于测量监测领域，涉及一种拱坝的变形监测，具体为一种高精度拱坝变形监测设备和测量方法。
技术介绍
拱坝的变形监测有水平位移监测、垂直位移监测、水平垂直同时监测、三维位移监测等多种。其中较为先进是利用激光准直原理的闭合激光准直变形监测技术，但是现存的激光拱坝变形监测技术也有许多缺点，主要缺点如下。1)激光器和光学设备在工作一定的时间后会产生形变，使得光源发出的光束发生空间中的移动和旋转，现有解决办法例如卢欣春等人在2006年的《激光光束对大坝变形监测精度的影响因素及解决方法》一文中提到的解决方法，这种办法是从光源入手，显然不能根本的去除由其余光学元器件(例如光学折射系统)的空间旋转造成的扰动。2)现存激光拱坝准直系统的解算过程多，例如彭欣欣等人在2015年公开的《真空激光变形监测系统在小湾双曲拱坝中的应用》一文中提到的布置和计算的过程，该方法虽然是位移变形，但计算过程中涉及较多的角度中间变量，而角度中间变量的计算会引入较多的误差。3)因为计算中使用角度中间变量，因此需要投入较高成本去研制基点的角度测量设备，而实际上，激光拱坝的变形监测并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，包括若干监测单元，每套监测单元包括铟钢管系统，以及相互配合沿光路依次设置的发射装置(1)、折射装置(2)和接收装置(3)；所述拱坝的坝体沿拱坝方向分隔为若干测段，测段的端点分别为测点，并对测点依次编号为0，1，2，…i‑1，i，i+1，…n，其中i和n均为正整数；第i套监测单元中的发射装置(1)对应设置在起始测点i‑1处，折射装置(2)对应设置在中间测点i处，接收装置(3)对应设置在末端测点i+1处；所述的铟钢管系统包括两个铟钢管(41)，以及与铟钢管(41)一一对应的长度测量位敏传感器(42)；铟钢管(41)固定在测段的其中一个测点上，对应的长度测量位...

【技术特征摘要】
1.一种高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，包括若干监测单元，每套监测单元包括铟钢管系统，以及相互配合沿光路依次设置的发射装置(1)、折射装置(2)和接收装置(3)；所述拱坝的坝体沿拱坝方向分隔为若干测段，测段的端点分别为测点，并对测点依次编号为0，1，2，…i-1，i，i+1，…n，其中i和n均为正整数；第i套监测单元中的发射装置(1)对应设置在起始测点i-1处，折射装置(2)对应设置在中间测点i处，接收装置(3)对应设置在末端测点i+1处；所述的铟钢管系统包括两个铟钢管(41)，以及与铟钢管(41)一一对应的长度测量位敏传感器(42)；铟钢管(41)固定在测段的其中一个测点上，对应的长度测量位敏传感器(42)固定在该测段的另一个测点上，在固定长度测量位敏传感器(42)的测点上对应的铟钢管(41)通过移动副与之相连。2.根据权利要求1所述的一种高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，所述的发射装置(1)包括固定在对应测点上的激光光源(11)和设置在光路上的光阑(12)；激光光源(11)的光斑能够覆盖光阑(12)中心的通孔。3.根据权利要求1所述的一种高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，所述的折射装置(2)包括均固定在对应测点上的双反射系统(21)和菲涅尔波带片(22)；菲涅尔波带片(22)设置在双反射系统(21)的入射光路上。4.根据权利要求1所述的一种高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，相邻监测单元呈重叠布置；前一套监测单元的中间测点作为后一套监测单元的起始测点依次布置，前一套监测单元的末端测点作为后一套监测单元的中间测点依次布置。5.一种高精度拱坝变形测量方法，基于权利要求4所述的高精度拱坝变形监测设备，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，采集所有监测单元中接收装置(3)和长度测量位敏传感器(42)中的数据；通过第i套监测单元中的接收装置(3)得到的位移数据Si+1，按照公式得到相邻测段的角度；αi＝π-θi+si+1/Li,i+1；式中：θi为以测点i为顶点，以相邻测段直线为两边所组成的锐角，Li,i+1为以测点i和测点i+1为两端点放置的铟钢管(41)原始长度；在以测点i和测点i+1为两端点放置的铟钢管系统中，通过对应的长度测量位敏传感器(42)得到相邻测点距离的变化量li,i+1，从而通过如下公式得到相邻测点距离di,i+1；di,i+1＝Li,i+1+li,i+1；步骤2，根据相邻测段的角度和相邻测点的距离，通过如下几何关系将相邻测量单元组合成等效测量单元，组合时略去其中一个测量单元的中间测点i；式中：d′i-1,i+1为合成之后等效的测点i-1和测点i+1之间的距离，α′i-1和α′i+1是合成后对测点...

【专利技术属性】
技术研发人员：乐开端，袁一涵，李杰，肖盾，漆福栋，黄启明，
申请(专利权)人：西安交通大学，西安华腾光电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61