專(zhuān)利名稱(chēng)：一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，通過(guò)激光干涉測(cè)距裝置和重力感應(yīng)裝置的組合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了隧道沉降收斂的快速檢測(cè)。
背景技術(shù)：
在隧道施工中隧道凈空是非常關(guān)鍵的控制因素，在開(kāi)挖控制中，隧道凈空的大小影響到超欠挖方量的多少同時(shí)也對(duì)以后的二襯厚度產(chǎn)生非常大的影響；在二襯中直接關(guān)系到成型后的隧道的斷面凈空是否侵限。因此，隧道的沉降收斂是必備的檢測(cè)，它能對(duì)隧道穩(wěn)定程度做出判斷，預(yù)警隧道不安全的因素，防止事故的發(fā)生。目前，檢測(cè)方法是“水準(zhǔn)儀倒尺法”，其有比較高的精度，但是操作比較繁瑣，需要在隧道頂部預(yù)埋件；隧道內(nèi)一般比較昏暗，影響水準(zhǔn)尺的讀數(shù)精度；在隧道出渣土過(guò)程中會(huì)造成彼此的工作延誤，用這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀技術(shù)方案，該技術(shù)方案通過(guò)激光干涉測(cè)距裝置和重力感應(yīng)裝置的組合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了隧道沉降收斂的快速檢測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，包括檢測(cè)儀主體，在檢測(cè)儀主體上設(shè)置有一個(gè)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括一個(gè)載體，所述載體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接在檢測(cè)儀主體上，所述旋轉(zhuǎn)軸連接有角度編碼器，所述載體上設(shè)置有一個(gè)激光干涉測(cè)距儀和一個(gè)帶有水平零度輸出信號(hào)的重力感應(yīng)傳感器，所述重力感應(yīng)傳感器的敏感軸與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸的軸向一致；在所述檢測(cè)儀主體上設(shè)置有微處理器測(cè)量控制裝置、溫度傳感器、濕度傳感器和水平尺；所述水平尺軸向與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸向呈90度夾角設(shè)置，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器測(cè)量控制裝置。所述水平尺是目測(cè)水準(zhǔn)管。所述檢測(cè)儀主體包括有一個(gè)U形框架，在U形框架的封口邊設(shè)置有手柄，在手柄的外端設(shè)置有一個(gè)用于定位原點(diǎn)的錐頭。所述微處理器測(cè)量控制裝置包括有一個(gè)微處理器，微處理器數(shù)據(jù)口連接數(shù)個(gè)用于進(jìn)行操作的按鍵，微處理器數(shù)據(jù)口還連接用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器數(shù)據(jù)口。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、精度高、穩(wěn)定性好，可以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)；完成一次檢測(cè)使用其它方法多于一個(gè)小時(shí)、至少需要兩個(gè)人，而使用本方法只需一個(gè)人、僅需幾分鐘，省時(shí)省力，具有明顯的技術(shù)進(jìn)步；同時(shí)檢測(cè)過(guò)程中不與其他工程施工沖突，配上應(yīng)用軟件可進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)隧道有較大沉降、不穩(wěn)定沉降進(jìn)行預(yù)警。[0010]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作一詳細(xì)描述。

圖I是本實(shí)用新型隧道沉降收斂檢測(cè)儀外形示意圖；圖2是本實(shí)用新型隧道沉降收斂檢測(cè)儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型隧道沉降收斂檢測(cè)儀電路框圖；圖4是本實(shí)用新型測(cè)量過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例I :一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，參見(jiàn)圖I、圖2和圖3，所述隧道沉降收斂檢測(cè)儀包括檢測(cè)儀主體1，在檢測(cè)儀主體上設(shè)置有一個(gè)由伺服馬達(dá)2驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括一個(gè)載體3，所述載體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸4連接在檢測(cè)儀主體上，所述旋轉(zhuǎn)軸連接有角度編碼器5，所述載體上設(shè)置有一個(gè)激光干涉測(cè)距儀6和一個(gè)帶有水平零度輸出信號(hào)的重力感應(yīng)傳感器7，所述重力感應(yīng)傳感器的敏感軸與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸的軸向一致；在所述檢測(cè)儀主體上設(shè)置有微處理器測(cè)量控制裝置8、溫度傳感器9、濕度傳感器10和水平尺11 ;所述水平尺軸向與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸向呈90度夾角設(shè)置，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器，溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器測(cè)量控制裝置。其中所述水平尺是目測(cè)水準(zhǔn)管，所述伺服馬達(dá)由微處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路12帶動(dòng)。實(shí)施例中的檢測(cè)儀主體可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方便設(shè)計(jì)成多種形狀，本實(shí)施例考慮到現(xiàn)場(chǎng)手持方便，所述檢測(cè)儀主體包括有一個(gè)U形框架1-1，在U形框架的封口邊設(shè)置有一個(gè)方便手持的手柄1-2，本儀器的電源電池可以安裝在手柄中，在手柄的外端設(shè)置有一個(gè)用于定位原點(diǎn)的錐頭12。利用該錐頭在測(cè)量時(shí)可以將該錐頭卡入隧道一側(cè)的墻體中，即可以定位原點(diǎn)，又可以起到穩(wěn)定檢測(cè)儀主體的作用。實(shí)施例中所述微處理器測(cè)量控制裝置包括有一個(gè)微處理器8-1，微處理器數(shù)據(jù)口連接數(shù)個(gè)用于進(jìn)行操作的按鍵8-2，微處理器數(shù)據(jù)口還連接用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器8-3，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器數(shù)據(jù)口 ；其中的溫度傳感器和濕度傳感器是用于激光干涉測(cè)距儀的數(shù)據(jù)校正，所述的激光干涉測(cè)距儀是市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的成熟產(chǎn)品。圖4是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)隧道收斂測(cè)量的形象的示意，具體描述如下第一次側(cè)量數(shù)據(jù)是把儀器0安放在隧道的邊墻處A，調(diào)整儀器方向使水平尺水準(zhǔn)管氣泡居中，開(kāi)機(jī)后可先設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度(< CAB)后啟動(dòng)測(cè)量，或不用輸入角度微處理器直接發(fā)出測(cè)量指令，微處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)伺服馬達(dá)帶動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)傳感器監(jiān)測(cè)測(cè)量裝置水平情況，當(dāng)測(cè)量裝置水平時(shí)，重力感應(yīng)傳感器向微處理器發(fā)出測(cè)量裝置已在水平信號(hào)，微處理器激活激光干涉測(cè)距裝置工作，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量A點(diǎn)到沿著水平方向B點(diǎn)距離AB，微處理器記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站(溫度傳感器、濕度傳感器)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后最終得到AB距離值數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；伺服馬達(dá)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)角度編碼器輸出的角度與開(kāi)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度(< CAB)相同時(shí)，微處理器收到這一角度數(shù)據(jù)后令伺服馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量A點(diǎn)到C點(diǎn)距離AC，微處理器記錄AC距離數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后最終得到AC距離值數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)。如果不用事先輸入角度直接發(fā)出測(cè)量指令方式伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)傳感器監(jiān)測(cè)測(cè)量裝置水平情況，當(dāng)測(cè)量裝置水平時(shí)，重力感應(yīng)傳感器向微處理器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，微處理器收到信號(hào)后激活激光干涉測(cè)距裝置，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量A點(diǎn)到沿著水平方向B點(diǎn)距離AB，微處理器記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后最終得到AB距離數(shù)據(jù)值并存儲(chǔ)；伺服馬達(dá)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)一定角度后定義頂部任意一點(diǎn)按動(dòng)控制按鈕使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量A點(diǎn)C點(diǎn)距離AC，微處理器記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后最終得到AC距離值數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，角度編碼器輸出測(cè)量裝置所轉(zhuǎn)過(guò)的角度(< CAB)，微處理器記錄存儲(chǔ)距離數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)。依據(jù)這些數(shù)據(jù)用以下公式隧道頂部任意一點(diǎn)的高度⑶=ACX sinCAB ； 計(jì)算激光干涉測(cè)距裝置到隧道頂部任意一點(diǎn)的高度的垂足點(diǎn)的距離AD ；AD=ACX CosCAB ；沉降收斂檢測(cè)是把儀器放置在第一次測(cè)量的位置點(diǎn)上，調(diào)整儀器方向使水準(zhǔn)管氣泡居中，微處理器發(fā)出測(cè)量指令，伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)測(cè)量裝置水平情況，當(dāng)測(cè)量裝置水平時(shí)，重力感應(yīng)傳感器向微處理器發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，微處理器激活激光干涉測(cè)距裝置，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量A’點(diǎn)到沿著水平方向B’點(diǎn)距離A’ B’，微處理器記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)校正后最終得到A’ B’距離值數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)；算出寬度收斂數(shù)據(jù)并計(jì)算出A’點(diǎn)到D的距離；伺服馬達(dá)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)測(cè)量裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)角度編碼器輸出角度接近上次輸出角度(< CAB)時(shí)，儀器進(jìn)入微調(diào)狀態(tài)，測(cè)量裝置慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)已知的A’ D的距離不斷地調(diào)整角度編碼器輸出角度激光測(cè)距裝置連續(xù)測(cè)量A’點(diǎn)到頂部點(diǎn)的距離，角度編碼器不間斷輸出角度值，微處理器記錄處理這些數(shù)據(jù)直至A’ D的距離=A’ C’ XcosC，A，B，。則C’為C的沉降點(diǎn)，計(jì)算此時(shí)的高度C’ D=A’ C’ X sinC’ A’ B’ ；上述結(jié)果的前提是兩邊墻收斂值近似相等(實(shí)際的結(jié)果也是近似相等)即AA，=BB，可得收斂值A(chǔ)A，=(AB_A，B，)/2;又得A，D=AD-AA’因此第一次與第二次量測(cè)的沉降值為CC，=CD-C，D ；三次觀測(cè)、四次觀測(cè)等多次觀測(cè)的沉降收斂值依次類(lèi)推，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為E=Ne-(N-I) e ；F=Nf-(N-I) f ；E代表沉降收斂值，Ne代表第n次檢測(cè)時(shí)隧道頂部到儀器的垂直距離，(N-I) e第n-1次檢測(cè)時(shí)代表隧道頂部到儀器的垂直距離，[0041]F代表寬度收斂值， Nf代表第n次檢測(cè)時(shí)儀器到邊墻的水平距離，(N-I) f代表第n-1次檢測(cè)時(shí)儀器到邊墻的水平距離。
權(quán)利要求1.一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，包括檢測(cè)儀主體，其特征在于，在檢測(cè)儀主體上設(shè)置有一個(gè)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括一個(gè)載體，所述載體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接在檢測(cè)儀主體上，所述旋轉(zhuǎn)軸連接有角度編碼器，所述載體上設(shè)置有一個(gè)激光干涉測(cè)距儀和一個(gè)帶有水平零度輸出信號(hào)的重力感應(yīng)傳感器，所述重力感應(yīng)傳感器的敏感軸與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸的軸向一致；在所述檢測(cè)儀主體上設(shè)置有微處理器測(cè)量控制裝置、溫度傳感器、濕度傳感器和水平尺；所述水平尺軸向與所述激光干涉測(cè)距儀發(fā)出的激光束軸向呈90度夾角設(shè)置，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器測(cè)量控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，其特征在于，所述水平尺是目測(cè)水準(zhǔn)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，其特征在于，所述檢測(cè)儀主體包括有一個(gè)U形框架，在U形框架的封口邊設(shè)置有手柄，在手柄的外端設(shè)置有一個(gè)用于定位原點(diǎn)的錐頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，其特征在于，所述微處理器測(cè)量控制裝置包括有一個(gè)微處理器，微處理器數(shù)據(jù)口連接數(shù)個(gè)用于進(jìn)行操作的按鍵，微處理器數(shù)據(jù)口還連接用于顯示數(shù)據(jù)的顯示器，所述角度編碼器、激光干涉測(cè)距儀、重力感應(yīng)傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器的輸出信號(hào)分別連接至微處理器數(shù)據(jù)口。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種隧道沉降收斂檢測(cè)儀，所述檢測(cè)儀包括檢測(cè)儀主體，在檢測(cè)儀主體上設(shè)置有一個(gè)由伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括一個(gè)載體，所述載體通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸連接在檢測(cè)儀主體上，所述旋轉(zhuǎn)軸連接有角度編碼器，所述載體上設(shè)置有一個(gè)激光干涉測(cè)距儀和一個(gè)帶有水平零度輸出信號(hào)的重力感應(yīng)傳感器；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、精度高、穩(wěn)定性好，可以實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)；完成一次檢測(cè)只需一個(gè)人、幾分鐘，省時(shí)省力，具有明顯的技術(shù)進(jìn)步；同時(shí)檢測(cè)過(guò)程中不與其他工程施工沖突，配上應(yīng)用軟件可進(jìn)行全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)隧道有較大沉降、不穩(wěn)定沉降進(jìn)行預(yù)警。
文檔編號(hào)G01B11/02GK202547600SQ20122016294
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月18日
發(fā)明者孫洪超, 張揚(yáng), 張春玲, 張超, 戴連雙, 程琦然, 軒興滄 申請(qǐng)人:中國(guó)新興保信建設(shè)總公司