一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、系统及方法。一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置，包括：两组磁感应传感器和两个导磁板，两组磁感应传感器通过两个导磁板并行连接，两个导磁板分别位于两组磁感应传感器的两端；各组磁感应传感器均包括两个永磁体、两个磁芯和设置于两个磁芯之间的磁场传感器，各永磁体的两端分别通过磁力吸附于对应的磁芯和导磁板，各永磁体、各磁芯和各导磁板两两垂直设置；永磁体用于在磁芯中产生固定方向的稳恒磁场；磁场传感器用于测量磁路中的磁感应强度，获取直流信号的电压值。通过本发明专利技术，避免布设在不同方向的位移传感器之间相互干扰，提高测量精度。提高测量精度。提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及位移测量领域，尤其涉及一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、系统及方法。

技术介绍

[0002]垂线坐标仪是一种测量工程结构物水平位移的测量仪器，大量应用于大坝安全监测领域。目前，常用的监测仪器垂线坐标仪根据测量原理区分有CCD式、电容式、步进式等，但是监测仪器都对环境有一定要求，而大坝廊道通常是高湿度高粉尘的环境。高湿度高粉尘的环境会造成测量不准确甚至仪器失效，产生险情误报或漏报。通过改进封装提高密封性等办法能在一定程度上缓解仪器部件腐蚀问题，但由于测量原理的限制，无法从根本上解决粉尘、水汽等对介质介电常数及投影位置的影响造成数据异常跳变的问题，影响了大坝安全监测数据的可靠性。
[0003]专利文献CN112161560B公开了一种基于永磁磁通测量的位移传感装置，其测量不受高湿度高粉尘的环境因素影响。但是利用垂线坐标仪进行测量时，垂线坐标仪需要同时测量垂线两个方向(例如法向和切向)的位移，因此通常需要针对不同方向单独布置测量传感器，则对于上述基于永磁磁通测量的位移传感装置及方法而言，仍然需要针对不同方向单独布置测量传感器，而不同方向的位移传感器会相互干扰，影响测量精度。

技术实现思路

[0004]为提高测量精度，避免布设在不同方向的位移传感器之间相互干扰，本专利技术提出了一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、系统及方法。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置，包括：
[0006]两组磁感应传感器和两个导磁板，两组磁感应传感器通过两个导磁板并行连接，两个导磁板分别位于两组磁感应传感器的两端；
[0007]各组磁感应传感器均包括两个永磁体、两个磁芯和设置于两个磁芯之间的磁场传感器，各永磁体的两端分别通过磁力吸附于对应的磁芯和导磁板，各永磁体、各磁芯和各导磁板两两垂直设置；
[0008]永磁体用于在磁芯中产生固定方向的稳恒磁场；
[0009]磁场传感器用于测量磁路中的磁感应强度，获取直流信号的电压值。
[0010]考虑到现有技术中垂线坐标仪只能通过一个磁感应传感器获取到一组法向位移值与电压变化间的数据，无法通过一组数据同时计算两个相互正交方向上的位移值，本专利技术实施例中提供的装置并行设置有两组磁感应传感器，当待测物在两个相互正交方向上位移发生变化时，待测物与磁场传感器间的空气磁阻随之改变，两组磁感应传感器就会捕捉到由待测物位移引起的两个磁感应强度变化，在两组磁感应传感器并行设置时，待测物与两组磁场传感器在切向方向上的位移值不同，根据两个磁场传感器输出的两组电压变化值形成不同的组合，为计算法向位移值和切向位移值提供两组数据，因此不需要在两个方向
上分别布置磁感应传感器，且两组磁感应传感器之间不存在相互干扰的问题，从而提高测量精度，同时该测量装置具有不受非铁磁性介质影响的优点，可以从根本上解决水汽、粉尘等介质对测量带来的影响。
[0011]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，各组磁感应传感器中的两个永磁体的磁场方向相反。
[0012]结合第一方面的第一实施例，在第一方面的第二实施例中，通过导磁板连接的两个永磁体的磁场方向相同。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种基于磁感应的垂线双轴位移测量系统，该系统包括：
[0014]电压调节器、计算机和如第一方面或第一方面的任一实施例中的基于磁感应的垂线双轴位移测量装置；
[0015]电压调节器用于分别对基于磁感应的垂线双轴位移测量装置中的两个磁场传感器获取的电压值进行处理，消除背景磁场引起的直流电压，得到两个处理后的电压值；
[0016]计算机用于根据两个处理后的电压值分别与待测物的法向位移值、待测物的切向位移值的函数关系，确定待测物的法向位移值和待测物的切向位移值。
[0017]通过上述系统，采用基于磁感应的垂线双轴位移测量装置中的磁感应传感器作为垂线测量元件，待测物与测量装置构建磁路导致磁感应强度发生改变，即待测物出现前后磁场传感器输出的电压值会变化，根据两个磁场传感器输出的两组电压变化值形成不同的组合，进行法向位移值和切向位移值的计算，利用法向位移值、切向位移值分别与电压值的函数关系，可以同时获取待测物在两个相互正交方向上的位移值，即仅采用一组传感器即可同时对垂线进行双轴位移测量，因此不需要在两个方向上分别布置磁感应传感器，避免布设在不同方向的磁感应传感器之间相互干扰，从而提高测量精度，并且体积小、成本低。同时，该系统可以从根本上解决水汽、粉尘等非铁介质对测量带来的影响，提高大坝安全监测数据的可靠性。
[0018]结合第二方面，在第二方面的第一实施例中，该系统还包括：放大器、滤波器、采集器，基于磁感应的垂线双轴位移测量装置、电压调节器、放大器、滤波器、采集器和计算机依次连接。
[0019]第三方面，本专利技术提供了一种基于磁感应的垂线双轴位移测量方法，用于第二方面或第二方面的第一实施例的基于磁感应的垂线双轴位移测量系统，该方法包括：
[0020]获取待测物出现前后两个磁场传感器的电压变化值；
[0021]根据两个磁场传感器的电压变化值分别与待测物的法向位移值、待测物的切向位移值的函数关系，确定待测物的法向位移值和待测物的切向位移值。
[0022]通过上述方法，采用基于磁感应的垂线双轴位移测量系统中的磁感应传感器作为垂线测量元件，待测物与测量装置构建磁路导致磁感应强度发生改变，即待测物出现前后磁场传感器输出的电压值会变化，根据两个磁场传感器输出的两组电压变化值形成不同的组合，进行法向位移值和切向位移值的计算，利用法向位移值、切向位移值分别与电压值的函数关系，可以同时获取待测物在两个相互正交方向上的位移值，因此不需要在两个方向上分别布置磁感应传感器，避免布设在不同方向的磁感应传感器之间相互干扰，从而提高测量精度，并且体积小、成本低。同时该系统可以从根本上解决水汽、粉尘等非铁介质对测量带来的影响，提高大坝安全监测数据的可靠性。
[0023]结合第三方面，在第三方面的第一实施例中，两个磁场传感器的电压变化值与待测物的法向位移值的函数关系为，两个电压变化值倒数之和与待测物的法向位移值成正比关系。
[0024]结合第三方面的第一实施例，在第三方面的第二实施例中，两个磁场传感器的电压变化值与待测物的切向位移值的函数关系为，两个电压变化值倒数之差与待测物的切向位移值成正比关系。
[0025]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行第三方面或第三方面的任一实施例的基于磁感应的垂线双轴位移测量方法的步骤。
[0026]第五方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现第三方面或第三方面的任一实施例的基于磁感应的垂线双轴位移测量方法步骤。
附图说明
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于磁感应的垂线双轴位移测量装置，其特征在于，所述装置包括：两组磁感应传感器和两个导磁板，两组磁感应传感器通过两个导磁板并行连接，两个导磁板分别位于两组磁感应传感器的两端；各组磁感应传感器均包括两个永磁体、两个磁芯和设置于两个磁芯之间的磁场传感器，各永磁体的两端分别通过磁力吸附于对应的磁芯和导磁板，各永磁体、各磁芯和各导磁板两两垂直设置；所述永磁体用于在所述磁芯中产生固定方向的稳恒磁场；所述磁场传感器用于测量磁路中的磁感应强度，获取直流信号的电压值。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，各组磁感应传感器中的两个永磁体的磁场方向相反。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，通过所述导磁板连接的两个永磁体的磁场方向相同。4.一种基于磁感应的垂线双轴位移测量系统，其特征在于，所述系统包括：电压调节器、计算机和如权利要求1
‑
3中任一项所述的基于磁感应的垂线双轴位移测量装置；所述电压调节器用于分别对基于磁感应的垂线双轴位移测量装置中的两个磁场传感器获取的电压值进行处理，消除背景磁场引起的直流电压，得到两个处理后的电压值；所述计算机用于根据两个处理后的电压值分别与待测物的法向位移值、待测物的切向位移值的函数关系，确定待测物的法向位移值和待测物的切向位移值。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：林恩德，张锋，梁程，张继楷，余信江，师义成，欧阳金惠，董彦同，杜泽东，朱玲，姚孟迪，
申请(专利权)人：中国三峡建工集团有限公司，
类型：发明
国别省市：