基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量方法及仪器技术

本发明专利技术公开了一种基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量方法及仪器。从下而上依次是由１～ｍ个结构相同的表示地下位移测量集成传感器单元通过４８５总线串接而成，其中第ｍ个地下位移测量集成传感器单元与地下位移测量集中处理装置Ａ通过４８５总线连接，整个由集成传感器构成的测量串封装在热缩软橡塑管内。本发明专利技术将互感线圈、测斜集成电路、通讯总线、正弦信号发生电路、正弦信号测量电路等集成为一个测量集成单元，并将多个测量集成单元间隔一定距离，形成地下位移测量串，再由地下位移测量集中处理装置集中处理地下各个位置的位移量，从而形成地下位移测量仪器，从而测出整个从地面到地下深部的变形情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种位移测量装置，尤其是涉及一种基于地下位移测量集成传 感器的地下位移测量方法及仪器。
技术介绍
滑坡、崩塌、泥石流、地塌、地陷等危害人民生命和财产安全的地质灾害 发生前和发生时会出现地下深部的位移现象，在建筑和水利施工中也会因为挖 掘和打桩等活动出现地下深部的位移现象，前者地下位移是灾害前的征兆，后 者将是建筑和水利施工环境和质量的重要表现。因此，对地下深部位移进行监 测是防御灾害、保障建筑和水利工程质量的必要的手段。现有对地下深部位移的监测是运用测斜方法进行地下位移测量，当地下位 移发生时，测斜管发生变形，测斜仪的测量探头产生倾斜角，测量探头的倾斜 角可在地上的显示表头上读出，经换算可得出地下的位移值。这种测斜测量仪 必须由人工操作测量探头在测斜管内从上到下的放置，才能实现测量测斜管的 倾斜角，不能自动实时连续的监测，且测量准确性与操作者的技术有关。还有，当埋在土体深部的测斜管发生s型变形时，或发生大曲率弯曲时，测量探头无法放下去完成测量。另外，测斜管是用铝或工程塑料制成的管子，具有较好的抗 破坏强度，当地下土质较软时，实际地下土体的位移大于测斜管的倾斜角度所 对应的位移值，这就不能准确地反映出地下的实际情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量 仪器，提出地下位移测量集成传感器单元的构成、组成地下位移测量仪器、建 立地下位移测量。本专利技术采用的技术方案是一、 一种基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量方法-本专利技术是由一个个地下位移测量集成传感器单元与一个地下位移测量集中处理装置串接组成，在测量时是通过从上到下或从下到上逐一测出相邻的两个 地下位移测量集成传感器单元的相对变化量，从而测出整个从地面到地下深部 的变形情况。二、 一种基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量仪器本专利技术从下而上依次是由1 m个结构相同的表示地下位移测量集成传感器 单元通过485总线串接而成，其中第m个地下位移测量集成传感器单元与地下位 移测量集中处理装置A通过485总线连接，整个由集成传感器构成的测量串封装 在热縮软橡塑管内；所述地下位移测量集成传感器单元包括互感线圈、MCU、测斜集成电路、 485总线驱动电路、A/D转换电路、正弦电压测量电路和正弦电压发生电路； MCU分别与测斜集成电路、485总线驱动电路、正弦电压发生电路连接，根据地 下位移测量集中处理装置从485总线传来的指令，MCU经电子模拟开关控制线圈 的一端是与正弦电压测量电路相联，还与正弦电压发生电路连接，正弦电压测 量电路还经A/D转换电路与MCU连接；所述地下位移测量集中处理装置包括另一MCU、另一485总线驱动电路和 通讯模块；另一MCU分别与另一485总线驱动电路和通讯模块连接，并通过485 总线向l m个地下位移测量集成传感器发出控制指令，通过通讯模块向远方发 送地下位移的信息。本专利技术具有的有益效果是本专利技术将互感线圈、测斜集成电路、通讯总线、正弦信号发生电路、正弦 信号测量电路等集成为一个测量集成单元，并将多个测量集成单元间隔一定距 离，形成地下位移测量串，再由地下位移测量集中处理装置集中处理地下各个 位置的位移量，从而形成地下位移测量仪器，建立了一种新的地下位移测量方 法。附图说明图l是地下位移测量仪器构成示意图，图中1 m表示地下位移测量集成传感 器；A表示地下位移测量集中处理装置。图2是地下位移测量集成传感器单元组成的图。 图3是地下位移测量集中处理装置组成的图。图4是两个地下位移测量集成传感器单元在地下发生位移和倾斜变形的描 述图。图5是互感线圈的感应正弦电压与线圈相对位移和夹角的三维关系模型图。 图6是流程图之一。 图7是流程图之二。 具体实施例方式如图l所示，本专利技术从下而上依次是由l m个结构相同的表示地下位移测量集成传感器单元通过485总线串接而成，其中第m个地下位移测量集成传感器单 元与地下位移测量集中处理装置A通过485总线连接，整个由集成传感器构成的 测量串封装在热縮软橡塑管内；所述地下位移测量集成传感器单元包括互感线圈、MCU、测斜集成电路、 485总线驱动电路、A/D转换电路、正弦电压测量电路和正弦电压发生电路；MCU 可选各种型号，MCU分别与测斜集成电路匿A6260Q或其他型号的测斜集成电 路、485总线驱动电路、正弦电压发生电路AD9834或其他型号的DDS信号发生 电路连接，根据地下位移测量集中处理装置从485总线传来的指令，MCU经电子 模拟开关控制线圈的一端是与正弦电压测量电路相联，还与正弦电压发生电路 连接，正弦电压测量电路AD598或其他型号的集成正弦电压测量电路还经A/D转 换电路与MCU连接；所述地下位移测量集中处理装置包括另一MCU、另一485总线驱动电路和 通讯模块；另一MCU分别与另一485总线驱动电路和通讯模块连接，并通过485 总线向l m个地下位移测量集成传感器发出控制指令，通过通讯模块向远方发 送地下位移的信息。1. 地下位移测量集成传感器单元地下位移测量集成传感器单元的组成如图2所示。在图中的虚线框中是地下 位移测量集成传感器单元的电路部分，这些电路将用微小型贴片元器件，并装在 一块直径小于线圈内框内径的印刷电路板上，该电路板放入线圈内，与线圈一 起构成地下位移测量集成传感器单元。图2电路中的MCU (微控制器，也称单 片机)通过485总线，接收地下位移测量集中处理装置发来的控制指令，决定 本地下位移测量集成传感器单元的正弦电压发生电路是否工作，电子模拟开关 是将线圈与正弦电压发生电路输出端接通，还是将线圈与正弦电压测量电路输 入端接通；在既未接到将线圈与正弦发生电路输出端接通，也未接到将线圈与 正弦电压测量电路输入端接通时，单片机(MCU)通过控制线使正弦电压发生 电路休眠、使电子模拟开关与正弦电压发生电路和正弦电压测量电路都不连接。 地下位移测量集成传感器单元的软件流程框图见图6流程图1。2. 地下位移测量仪器组成图l是本专利技术提出的地下位移测量仪器组成示意图，图中地下位移测量集中 处理装置电路框图如图3所示。图3中的MCU根据测量方法，通过485总线，向各 地下位移测量集成传感器单元发出是否让正弦电压发生电路工作并接通线圈、 是否让电子模拟开关接通正弦电压测量电路执行线圈上感应的正弦电压测量、读出地下位移测量集成传感器单元的倾斜角度等控制指令；MCU将各地下位移 测量集成传感器单元测到的感应电压、倾斜角，根据测量方法得出各个地下位 移测量集成传感器单元的相对位移值和倾斜量；同时，MCU通过通讯模块与远 程或本地的综合测量集汇系统联系，这些联系包括发送测得的感应电压、倾 斜角或根据测量方法算出的相对位移值和倾斜量，接收测量控制和信号处理的 指令。必须强调，通讯模块有下列种类①GSM/GPRS通讯模块(GSM=Global System of Mobile communication,中译为全球移动通讯系统；GPRS-General Packet Radio Service,中译为通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线 分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接)；②使用无线电管理开放频 带(或频率)的各种无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于地下位移测量集成传感器的地下位移测量方法，其特征在于：是由一个个地下位移测量集成传感器单元与一个地下位移测量集中处理装置串接组成，在测量时是通过从上到下或从下到上逐一测出相邻的两个地下位移测量集成传感器单元的相对变化量，从而测出整个从地面到地下深部的变形情况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李青，李雄，施阁，童仁园，池金谷，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]