專利名稱：激光隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種隧道周邊位移量測儀器，特別是以激光束為基準(zhǔn)的隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀。
隧道周邊位移是判斷施工過程中圍巖穩(wěn)定性和指導(dǎo)施工的重要依據(jù)?，F(xiàn)有的隧道周邊位移量測方法有兩種一種是在施工中布置量測斷面，間隔一定的時(shí)間由人工用各種機(jī)械式或機(jī)械-電子式收斂計(jì)量測。另一種是借助隧道斷面儀定時(shí)定點(diǎn)量測待測斷面。兩者的不足之處在于(1)不能實(shí)時(shí)監(jiān)測。即不能隨時(shí)監(jiān)測待測斷面的變形情況，因而不能及時(shí)反映施工過程中隧道圍巖的異常變化。(2)對施工干擾大。由于變形量測中或者需要拉尺，或者需要架設(shè)斷面儀，所以對施工作業(yè)，尤其是運(yùn)輸作業(yè)干擾很大。(3)量測工作危險(xiǎn)。在人員不易接近的地方，為了獲取量測數(shù)據(jù)，人員不得不頻繁接近危險(xiǎn)空間，因而對人員與儀器的安全威脅較大。(4)量測費(fèi)用高。因同一斷面要多次反復(fù)量測，加之量測過程煩瑣，用人多，耗時(shí)長，導(dǎo)致量測費(fèi)用較高。
本實(shí)用新型的目的是提供一種激光隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，它能自動監(jiān)測隧道施工過程中其周邊的微小位移。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的在隧道洞外支架或洞內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)上固定激光指向儀并向掘進(jìn)方向發(fā)出激光束，該激光束投射到位移監(jiān)測儀的光纖陣列上，經(jīng)光纖將光信號傳遞給光敏元件，由光敏元件將光信號變?yōu)殡娦盘枺缓笥蓴?shù)字電路進(jìn)行分析處理。由于位移監(jiān)測儀與隧道周邊固定在一起，隧道周邊位移時(shí)，激光在光纖陣列上的位置將發(fā)生變化，據(jù)此可以檢測出該測點(diǎn)位移的大小與方向。每臺監(jiān)測儀除接收上游激光外，自身還裝有激光器向下游發(fā)射基準(zhǔn)激光，這樣逐級延伸，監(jiān)測距離不受限制。各測點(diǎn)相對于起始點(diǎn)的位移，可根據(jù)相對位移逐級推算。
本實(shí)用新型因?yàn)橐唤?jīng)裝設(shè)，便會自動記錄并傳遞數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)了對隧道周邊位移的實(shí)時(shí)監(jiān)測，隧道圍巖位移的任何異常變化都會及時(shí)反映到監(jiān)控計(jì)算機(jī)。同時(shí)由于不需拉尺，不需反復(fù)架設(shè)儀器，減少了量測工作對隧道作業(yè)空間的占用，因而對正常施工沒有干擾。此外，由于監(jiān)測儀裝設(shè)后，無需人員接近儀器讀數(shù)記錄，節(jié)省了人力，保障了人員安全。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型提出的激光隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是光纖陣列和投射光斑的示意圖。
下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體監(jiān)測儀的細(xì)節(jié)及其工作情況。
該監(jiān)測儀主要由機(jī)箱(1)，光纖陣列(2)，光敏元件陣列(3)(光纖與光敏元件一一對應(yīng)，用套管和粘結(jié)劑相連)，數(shù)字電路(4)，聲光報(bào)警器(5)，接力激光器(6)，水平微調(diào)螺栓(7)和垂直微調(diào)螺栓(8)組成。
由上游監(jiān)測儀的激光器發(fā)出的激光束(10)投射到本位監(jiān)測儀的光纖陣列(2)上，在光纖陣列(2)上形成光斑(11)，使光纖陣列(2)中的部分光纖(光斑范圍內(nèi)的光纖)受光，受光光纖將光信號傳遞到光敏元件陣列(3)，由光敏元件陣列(3)中的受光單元將光信號變換成電信號，再由數(shù)字電路(4)分析處理，并通過通信線路(14)將數(shù)字信號傳遞給計(jì)算機(jī)。當(dāng)隧道圍巖(17)位移時(shí)，通過連接桿(9)帶動光纖陣列(2)移動，使得來自上游監(jiān)測儀的基準(zhǔn)激光束(10)投射到本位監(jiān)測儀的光纖陣列(2)上的位置發(fā)生變化，光斑(11)移至光斑(12)，同樣，經(jīng)光纖陣列(2)、光敏元件陣列(3)和數(shù)字電路(4)的轉(zhuǎn)換與處理，通過通信線路(14)傳遞給監(jiān)控計(jì)算機(jī)。據(jù)此可以檢測出隧道周邊的位移。當(dāng)位移超過預(yù)期值時(shí)，聲光報(bào)警器(5)將發(fā)出警報(bào)。為了使監(jiān)測距離不受激光器有效射程的限制，每臺位移監(jiān)測儀的尾部均帶有激光器(7)。激光器(7)用于向下游監(jiān)測儀發(fā)射基準(zhǔn)激光束(13)。通過左右微調(diào)螺栓(7)調(diào)整激光束(13)的水平方向，通過上下微調(diào)螺栓(8)調(diào)整激光束(13)的垂直方向。這樣，每臺位移監(jiān)測儀均可測得安裝點(diǎn)相對于上游激光束的平面位移。若第一臺監(jiān)測儀或激光指向儀固定在假定的不動點(diǎn)上，便可根據(jù)各級相對位移，確定各測點(diǎn)相對于假定不動點(diǎn)的位移。機(jī)箱(1)上帶有上下微調(diào)螺栓(15)和左右微調(diào)螺栓(16)，可以用來調(diào)整監(jiān)測儀的安裝位置。
權(quán)利要求1.一種激光隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀，主要包括光纖陣列(2)、光敏元件陣列(3)、數(shù)字電路(4)、聲光報(bào)警器(5)和接力激光器(6)。其特征在于所述的光纖陣列(2)面向上游激光束(10)，并通過光纖將光信號傳遞給所述的光敏元件陣列(3)；從光敏元件陣列(3)上采集信息的所述的數(shù)字電路(4)位于監(jiān)測儀的中部；所述的接力激光器(6)面向下游監(jiān)測儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測儀，其特征是光敏元件陣列(3)中的光敏元件與光纖陣列(2)中的光纖對應(yīng)用套管和粘結(jié)劑連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的監(jiān)測儀，其特征是光敏元件陣列(3)的管腳與數(shù)字電路(4)由導(dǎo)線相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測儀，其特征是帶有隧道周邊位移或位移速率超限時(shí)自動報(bào)警的聲光報(bào)警器(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測儀，其特征是帶有為下游監(jiān)測儀提供基準(zhǔn)激光的接力激光器(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、5所述的監(jiān)測儀，其特征是接力激光器(6)帶有調(diào)整水平轉(zhuǎn)角的微調(diào)螺栓(7)和調(diào)整上下傾角的微調(diào)螺拴(8)。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種激光隧道周邊位移實(shí)時(shí)監(jiān)測儀。該儀器由激光接收部分和激光發(fā)射部分組成。前者接收并傳遞上游激光器發(fā)射的激光束,經(jīng)光電元件轉(zhuǎn)化和數(shù)字電路分析,可測出隧道周邊位移;后者用于向下游監(jiān)測儀提供基準(zhǔn)激光。該儀器的特點(diǎn)是:以激光為基準(zhǔn),對隧道周邊位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測;由于多臺監(jiān)測儀接力工作,監(jiān)測距離不受限制;儀器帶有聲光報(bào)警裝置,位移超限時(shí)自動報(bào)警。該儀器還可用于地表下沉、山體滑移監(jiān)測。
文檔編號G01N21/84GK2468042SQ0022688
公開日2001年12月26日 申請日期2000年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月16日
發(fā)明者呂康成 申請人:呂康成