隧道沉降收斂自動檢測儀

1、說 明 書隧道沉降收斂自動檢測儀發(fā)明人：孫洪超 程琦然 戴連雙 張春玲 張揚 所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明是一種能夠自動檢測隧道沉降收斂的裝置。背景技術(shù)隧道的沉降收斂是必備的檢測，它能對隧道穩(wěn)定程度做出判斷，預警隧道不安全的因素，防止事故的發(fā)生。目前，檢測方法是“水準儀倒尺法”，其有比較高的精度，但是操作比較繁瑣，需要在隧道頂部預埋件；隧道內(nèi)一般比較昏暗，影響水準尺的讀數(shù)精度；在隧道出渣土過程中會造成彼此的工作延誤，用這種方法費時費力。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的隧道沉降收斂檢測方法費時費力的不足， 本發(fā)明提供一種隧道沉降收斂自動檢測儀，該隧道沉降收斂自動檢測儀不僅有較高的測量精度，而且能方便快速的測量出隧道

2、的沉降值和收斂值。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本裝置中激光干涉測距裝置和重力感應裝置安放在旋轉(zhuǎn)頭中，通過電纜連接到控制器；伺服馬達帶動旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動并通過電纜連接到控制器，控制器控制器伺服發(fā)達轉(zhuǎn)動；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動時帶動角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過電纜傳送到控制器；控制器控制激光干涉裝置、伺服馬達，接收激光干涉裝置、重力感應裝置、角度編碼器傳來的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)通過電纜傳送給應用計算機；氣象站是用來記錄空氣壓力和溫度，把空氣壓力和溫度的數(shù)據(jù)通過電纜傳送到應用計算機；應用計算機經(jīng)過加載配置后，用來發(fā)出測量指令和接收測量數(shù)據(jù)。計算數(shù)據(jù)、

3、存儲數(shù)據(jù)；水準管顯示裝置水準管方向的水平情況，并利用水準管使儀器調(diào)整到與這方向水平；控制按鈕控制應用計算機；電池為整個裝置供電。當檢測隧道沉降收斂時，把儀器安置到隧道邊墻處，調(diào)整儀器方向使水準管氣泡居中，重力感應裝置監(jiān)測旋轉(zhuǎn)頭的水平情況，激光干涉測距裝置測量到隧道邊墻和隧道頂部的距離，角度編碼器輸出伺服馬達轉(zhuǎn)動的角度，利用這些數(shù)據(jù)計算出隧道頂部到儀器的垂直距離，根據(jù)第一次的水平測量值可以確定隧道頂部的具體位置；第二次檢測時利用第一次測量的水平距離和這次的測量的水平距離可以確定第一次檢測隧道頂部的具體位置，利用儀器到隧道頂部的距離和到隧道邊墻的水平距離計算出隧道頂部到儀器的垂直距離；兩次垂直距離

4、差為第二次檢測的沉降值，兩次水平距離差為第二次檢測的收斂值。第三次檢測時，這次檢測的隧道頂部到儀器的垂直距離與第二次檢測的隧道頂部到儀器的垂直距離差為這次檢測的沉降值，這次檢測的儀器到邊墻的水平距離與第二次的檢測儀器到邊墻的水平距離差為這次檢測的收斂值。以后的檢測的沉降收斂值都按這種方法進行。其數(shù)學表達式為：C=Nc-(N-1)c；S=Ns-(N-1)s；其中C代表沉降值，Nc代表第n次檢測時隧道頂部到儀器的垂直距離，(N-1)c第n-1次檢測時代表隧道頂部到儀器的垂直距離，S代表收斂值，Ns代表第n次檢測時儀器到邊墻的水平距離，(N-1)s代表第n-1次檢測時儀器到邊墻的水平距離。本發(fā)明具有

5、如下主要優(yōu)點：（1）操作方便簡單。 （2）精度高、穩(wěn)定性好。 （3）快速檢測省時省力。完成一次檢測僅需幾分鐘，使用其他方法多于一個小時；人力只需一個人，其他方法至少需要兩個人。 （4）檢測過程中不與其他工程施工沖突。 （5）可進行全天候?qū)崟r監(jiān)測，對隧道有較大沉降、不穩(wěn)定沉降進行預警。附圖說明下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖一是本發(fā)明電路原理圖圖二是隧道剖面圖圖三是整體示意圖圖1中1.激光干涉測距裝置 ，2.重力感應裝置，3.伺服馬達，4.角度編碼器，5.控制器，6.氣象站 ，7.應用計算機，8.控制按鈕，9.電池，10.水準管，11.旋轉(zhuǎn)頭，12. 固定錐 ，其中虛線為連接電纜具體實

6、施方式把儀器安放在隧道的邊墻處（圖二儀器位置），調(diào)整儀器方向使水準管氣泡（10）居中，開機設定轉(zhuǎn)動角度（CAB）后應用計算機（7）發(fā)出測量指令或不用輸入角度應用計算機（7）直接發(fā)出測量指令，伺服馬達（3）驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動，重力感應裝置（2）監(jiān)測旋轉(zhuǎn)頭（11）水平情況，當旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時，重力感應裝置（2）向控制器（5）發(fā)出指令，控制器收到指令后激活激光干涉測距裝置（1），激光干涉測距裝置（1）測量A點到沿著水平方向B點距離AB，應用計算機(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過改正后最終得到AB值并存儲這數(shù)據(jù)；伺服馬達（3）再次驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動，當角度編碼器（4）輸出的角

7、度與開機設定轉(zhuǎn)動角度（CAB）相同時，控制器（5）收到這數(shù)據(jù)后令伺服馬達（3）停止轉(zhuǎn)動，激光干涉測距裝置（1）測量A點到C點距離AC，應用計算機(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過改正后最終得到AC值并存儲這數(shù)據(jù)。不用輸入角度應用計算機（7）直接發(fā)出測量指令方式：伺服馬達（3）驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動，重力感應裝置（2）監(jiān)測旋轉(zhuǎn)頭（11）水平情況，當旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時，重力感應裝置（2）向控制器（5）發(fā)出指令，控制器收到指令后激活激光干涉測距裝置（1），激光干涉測距裝置（1）測量A點到沿著水平方向B點距離AB，應用計算機(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過改正后最終得到AB值并

8、存儲這數(shù)據(jù)；伺服馬達（3）再次驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)一定角度后按動控制按鈕（8）使其停止轉(zhuǎn)動，激光干涉測距裝置（1）測量A點C點距離AC，應用計算機(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過改正后最終得到AC值并存儲這數(shù)據(jù)，角度編碼器（4）輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)過的角度（CAB），應用計算機記錄存儲距離數(shù)據(jù)和角度數(shù)據(jù)。依據(jù)這些數(shù)據(jù)有以下公式：AD=AC*sinCAB；CD=AC*cosCAB；可以求得AD,CD；把儀器放置在原來的位置點上（圖二二次儀器位置），調(diào)整儀器方向使水準管氣泡（10）居中，應用計算機（7）發(fā)出測量指令，伺服馬達（3）驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動，重力感應裝置（2）監(jiān)測旋轉(zhuǎn)頭（1

9、1）水平情況，當旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時，重力感應裝置（2）向控制器（5）發(fā)出指令，控制器收到指令后激活激光干涉測距裝置（1），激光干涉測距裝置（1）測量A點到沿著水平方向B點距離AB，應用計算機(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過改正后最終得到AB值并存儲這數(shù)據(jù)；。伺服馬(3)達驅(qū)動旋轉(zhuǎn)頭(11)轉(zhuǎn)動，當角度編碼器(4)輸出角度接近上次輸出角度（CAB）時，儀器進入微調(diào)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)頭（11）慢速轉(zhuǎn)動，激光測距裝置（1）連續(xù)測量A點到頂部點的距離，角度編碼器（4）不間斷輸出角度值，應用計算機記錄處理這些數(shù)據(jù)。當 AC=AD/cosCAB；則C為C的沉降點；兩邊墻收斂值近似相等即：AA=BB

10、 可得收斂值A(chǔ)A=(AB-AB)/2;又得AD=AD-AACD=AC*sinCAB;第一次與第二次量測的沉降值為：CC=CD-CD；CD=sinCAB*AC；三次觀測、四次觀測等多次觀測的沉降收斂值依次類推。說 明 書 附 圖圖 一圖 二圖 三權(quán) 利 要 求 書1一種沉降收斂自動檢測儀，本裝置中激光干涉測距裝置和重力感應裝置安放在旋轉(zhuǎn)頭中，通過電纜連接到控制器；伺服馬達帶動旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動并通過電纜連接到控制器，控制器控制器伺服發(fā)達轉(zhuǎn)動；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動時帶動角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過電纜傳送到控制器；控制器控制激光干涉裝置、伺服馬達，接收激光

11、干涉裝置、重力感應裝置、角度編碼器傳來的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)通過電纜傳送給應用計算機；氣象站是用來記錄空氣壓力和溫度，把空氣壓力和溫度的數(shù)據(jù)通過電纜傳送到應用計算機；應用計算機經(jīng)過加載配置后，用來發(fā)出測量指令和接收測量數(shù)據(jù)。計算數(shù)據(jù)、存儲數(shù)據(jù)；水準管顯示裝置水準管方向的水平情況，并利用水準管使儀器調(diào)整到與這方向水平；控制按鈕控制應用計算機；電池為整個裝置供電。2一種沉降收斂自動檢測儀，本裝置中的伺服馬達、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)頭同軸連接。伺服馬達轉(zhuǎn)動時，帶動角度編碼器和旋轉(zhuǎn)頭一起轉(zhuǎn)動，水準管軸與角度編碼器、伺服馬達、旋轉(zhuǎn)頭的軸平行。3一種沉降收斂自動檢測儀，儀器尾部的固定錐是可伸縮的，當把儀器安置在隧道邊墻時，它因壓力作用縮于儀器中。當儀器從隧道邊墻移開時，因固定錐內(nèi)部彈簧作用，它伸出來。 說 明 書 摘 要一種能夠快速方便檢測隧道沉降收斂的裝置。本裝置中激光干涉測距裝置、重力感應裝置、伺服馬達，它們通過電纜連接到控制器；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動時帶動角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過電纜傳送到控制器。本裝置主要通過激光干涉測距裝置測量兩邊墻的距離和到隧道頂