隧道沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀

1、說(shuō) 明 書(shū)隧道沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀發(fā)明人：孫洪超 程琦然 戴連雙 張春玲 張揚(yáng) 所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明是一種能夠自動(dòng)檢測(cè)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(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)容為了克服現(xiàn)有的隧道沉降收斂檢測(cè)方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足， 本發(fā)明提供一種隧道沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀，該隧道沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀不僅有較高的測(cè)量精度，而且能方便快速的測(cè)量出隧道

2、的沉降值和收斂值。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：本裝置中激光干涉測(cè)距裝置和重力感應(yīng)裝置安放在旋轉(zhuǎn)頭中，通過(guò)電纜連接到控制器；伺服馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)電纜連接到控制器，控制器控制器伺服發(fā)達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送到控制器；控制器控制激光干涉裝置、伺服馬達(dá)，接收激光干涉裝置、重力感應(yīng)裝置、角度編碼器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送給應(yīng)用計(jì)算機(jī)；氣象站是用來(lái)記錄空氣壓力和溫度，把空氣壓力和溫度的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送到應(yīng)用計(jì)算機(jī)；應(yīng)用計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)加載配置后，用來(lái)發(fā)出測(cè)量指令和接收測(cè)量數(shù)據(jù)。計(jì)算數(shù)據(jù)、

3、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；水準(zhǔn)管顯示裝置水準(zhǔn)管方向的水平情況，并利用水準(zhǔn)管使儀器調(diào)整到與這方向水平；控制按鈕控制應(yīng)用計(jì)算機(jī)；電池為整個(gè)裝置供電。當(dāng)檢測(cè)隧道沉降收斂時(shí)，把儀器安置到隧道邊墻處，調(diào)整儀器方向使水準(zhǔn)管氣泡居中，重力感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)頭的水平情況，激光干涉測(cè)距裝置測(cè)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(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算出隧道頂部到儀器的垂直距離，根據(jù)第一次的水平測(cè)量值可以確定隧道頂部的具體位置；第二次檢測(cè)時(shí)利用第一次測(cè)量的水平距離和這次的測(cè)量的水平距離可以確定第一次檢測(cè)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(jì)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(cè)的沉降值，兩次水平距離差為第二次檢測(cè)的收斂值。第三次檢測(cè)時(shí)，這次檢測(cè)的隧道頂部到儀器的垂直距離與第二次檢測(cè)的隧道頂部到儀器的垂直距離差為這次檢測(cè)的沉降值，這次檢測(cè)的儀器到邊墻的水平距離與第二次的檢測(cè)儀器到邊墻的水平距離差為這次檢測(cè)的收斂值。以后的檢測(cè)的沉降收斂值都按這種方法進(jìn)行。其數(shù)學(xué)表達(dá)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(cè)時(shí)隧道頂部到儀器的垂直距離，(N-1)c第n-1次檢測(cè)時(shí)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(cè)時(shí)儀器到邊墻的水平距離，(N-1)s代表第n-1次檢測(cè)時(shí)儀器到邊墻的水平距離。本發(fā)明具有

5、如下主要優(yōu)點(diǎn)：（1）操作方便簡(jiǎn)單。 （2）精度高、穩(wěn)定性好。 （3）快速檢測(cè)省時(shí)省力。完成一次檢測(cè)僅需幾分鐘，使用其他方法多于一個(gè)小時(shí)；人力只需一個(gè)人，其他方法至少需要兩個(gè)人。 （4）檢測(cè)過(guò)程中不與其他工程施工沖突。 （5）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。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)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(cè)距裝置 ，2.重力感應(yīng)裝置，3.伺服馬達(dá)，4.角度編碼器，5.控制器，6.氣象站 ，7.應(yīng)用計(jì)算機(jī)，8.控制按鈕，9.電池，10.水準(zhǔn)管，11.旋轉(zhuǎn)頭，12. 固定錐 ，其中虛線(xiàn)為連接電纜具體實(shí)

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(zhǔn)管氣泡（10）居中，開(kāi)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度（CAB）后應(yīng)用計(jì)算機(jī)（7）發(fā)出測(cè)量指令或不用輸入角度應(yīng)用計(jì)算機(jī)（7）直接發(fā)出測(cè)量指令，伺服馬達(dá)（3）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)裝置（2）監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)頭（11）水平情況，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時(shí)，重力感應(yīng)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(cè)距裝置（1），激光干涉測(cè)距裝置（1）測(cè)量A點(diǎn)到沿著水平方向B點(diǎn)距離AB，應(yīng)用計(jì)算機(jī)(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)改正后最終得到AB值并存儲(chǔ)這數(shù)據(jù)；伺服馬達(dá)（3）再次驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)角度編碼器（4）輸出的角

7、度與開(kāi)機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)動(dòng)角度（CAB）相同時(shí)，控制器（5）收到這數(shù)據(jù)后令伺服馬達(dá)（3）停止轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉測(cè)距裝置（1）測(cè)量A點(diǎn)到C點(diǎn)距離AC，應(yīng)用計(jì)算機(jī)(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)改正后最終得到AC值并存儲(chǔ)這數(shù)據(jù)。不用輸入角度應(yīng)用計(jì)算機(jī)（7）直接發(fā)出測(cè)量指令方式：伺服馬達(dá)（3）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)裝置（2）監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)頭（11）水平情況，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時(shí)，重力感應(yīng)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(cè)距裝置（1），激光干涉測(cè)距裝置（1）測(cè)量A點(diǎn)到沿著水平方向B點(diǎn)距離AB，應(yīng)用計(jì)算機(jī)(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)改正后最終得到AB值并

8、存儲(chǔ)這數(shù)據(jù)；伺服馬達(dá)（3）再次驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)一定角度后按動(dòng)控制按鈕（8）使其停止轉(zhuǎn)動(dòng)，激光干涉測(cè)距裝置（1）測(cè)量A點(diǎn)C點(diǎn)距離AC，應(yīng)用計(jì)算機(jī)(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)改正后最終得到AC值并存儲(chǔ)這數(shù)據(jù)，角度編碼器（4）輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)過(guò)的角度（CAB），應(yīng)用計(jì)算機(jī)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)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(lái)的位置點(diǎn)上（圖二二次儀器位置），調(diào)整儀器方向使水準(zhǔn)管氣泡（10）居中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)（7）發(fā)出測(cè)量指令，伺服馬達(dá)（3）驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭（11）轉(zhuǎn)動(dòng)，重力感應(yīng)裝置（2）監(jiān)測(cè)旋轉(zhuǎn)頭（1

9、1）水平情況，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭（11）已經(jīng)水平時(shí)，重力感應(yīng)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(cè)距裝置（1），激光干涉測(cè)距裝置（1）測(cè)量A點(diǎn)到沿著水平方向B點(diǎn)距離AB，應(yīng)用計(jì)算機(jī)(7)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)氣象站（6）的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)改正后最終得到AB值并存儲(chǔ)這數(shù)據(jù)；。伺服馬(3)達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭(11)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)角度編碼器(4)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)，旋轉(zhuǎn)頭（11）慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，激光測(cè)距裝置（1）連續(xù)測(cè)量A點(diǎn)到頂部點(diǎn)的距離，角度編碼器（4）不間斷輸出角度值，應(yīng)用計(jì)算機(jī)記錄處理這些數(shù)據(jù)。當(dāng) AC=AD/cosCAB；則C為C的沉降點(diǎn)；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(cè)的沉降值為：CC=CD-CD；CD=sinCAB*AC；三次觀(guān)測(cè)、四次觀(guān)測(cè)等多次觀(guān)測(cè)的沉降收斂值依次類(lèi)推。說(shuō) 明 書(shū) 附 圖圖 一圖 二圖 三權(quán) 利 要 求 書(shū)1一種沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀，本裝置中激光干涉測(cè)距裝置和重力感應(yīng)裝置安放在旋轉(zhuǎn)頭中，通過(guò)電纜連接到控制器；伺服馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)并通過(guò)電纜連接到控制器，控制器控制器伺服發(fā)達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送到控制器；控制器控制激光干涉裝置、伺服馬達(dá)，接收激光

11、干涉裝置、重力感應(yīng)裝置、角度編碼器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送給應(yīng)用計(jì)算機(jī)；氣象站是用來(lái)記錄空氣壓力和溫度，把空氣壓力和溫度的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送到應(yīng)用計(jì)算機(jī)；應(yīng)用計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)加載配置后，用來(lái)發(fā)出測(cè)量指令和接收測(cè)量數(shù)據(jù)。計(jì)算數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；水準(zhǔn)管顯示裝置水準(zhǔn)管方向的水平情況，并利用水準(zhǔn)管使儀器調(diào)整到與這方向水平；控制按鈕控制應(yīng)用計(jì)算機(jī)；電池為整個(gè)裝置供電。2一種沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀，本裝置中的伺服馬達(dá)、角度編碼器、旋轉(zhuǎn)頭同軸連接。伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)角度編碼器和旋轉(zhuǎn)頭一起轉(zhuǎn)動(dòng)，水準(zhǔn)管軸與角度編碼器、伺服馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)頭的軸平行。3一種沉降收斂自動(dòng)檢測(cè)儀，儀器尾部的固定錐是可伸縮的，當(dāng)把儀器安置在隧道邊墻時(shí)，它因壓力作用縮于儀器中。當(dāng)儀器從隧道邊墻移開(kāi)時(shí)，因固定錐內(nèi)部彈簧作用，它伸出來(lái)。 說(shuō) 明 書(shū) 摘 要一種能夠快速方便檢測(cè)隧道沉降收斂的裝置。本裝置中激光干涉測(cè)距裝置、重力感應(yīng)裝置、伺服馬達(dá)，它們通過(guò)電纜連接到控制器；角度編碼器與旋轉(zhuǎn)頭連接，當(dāng)旋轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)角度編碼器，角度編碼器輸出旋轉(zhuǎn)頭所轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，把角度的數(shù)據(jù)通過(guò)電纜傳送到控制器。本裝置主要通過(guò)激光干涉測(cè)距裝置測(cè)量?jī)蛇厜Φ木嚯x和到隧道頂