本實(shí)用新型涉及一種測(cè)斜儀，屬于結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于測(cè)量大壩、邊坡、路基、基坑、巖體滑坡等結(jié)構(gòu)物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡。

背景技術(shù)：

目前測(cè)量連續(xù)結(jié)構(gòu)的傾斜時(shí)，多采用目前常規(guī)的固定桿式測(cè)斜儀，一般需要使用多根固定桿式測(cè)斜儀通過(guò)絲桿或者連接桿串聯(lián)起來(lái)進(jìn)行整體的測(cè)量。常規(guī)采用固定桿式測(cè)斜儀進(jìn)行結(jié)構(gòu)物傾斜測(cè)量的方法有幾個(gè)問(wèn)題：1成本太高，單根測(cè)斜儀的成本包括機(jī)加工部分和電子電路部分；2重量重：多根固定桿式測(cè)斜儀串聯(lián)起來(lái)后，測(cè)斜儀孔頂部部分的絲桿或連接桿會(huì)承受所有串聯(lián)測(cè)斜儀的重量，容易發(fā)生連接處斷裂或?yàn)槲⒘康睦?影響測(cè)量精度)；3因?yàn)闇y(cè)斜孔的直徑有限，而且為了提高可靠性每根測(cè)斜儀的供電通信不能復(fù)用，這樣就限制了測(cè)量深度；4不能連續(xù)測(cè)量：因受制于實(shí)現(xiàn)原理和成本，常規(guī)固定桿式測(cè)斜儀只能等間隔安裝傳感器，一般為2米～3米布置一個(gè)，這樣不能得出結(jié)構(gòu)物連續(xù)的滑動(dòng)趨勢(shì)圖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的上述狀況，本實(shí)用新型提供了一種連續(xù)式測(cè)量固定式測(cè)斜儀，它具有低成本、不需要設(shè)置測(cè)斜管、植入成功率高，重量輕，長(zhǎng)度可定制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式測(cè)量，方便實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量的自動(dòng)化采集的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種連續(xù)式測(cè)量固定式測(cè)斜儀，包括測(cè)斜儀傳感器部分和剛性支撐桿，所述測(cè)斜儀傳感器部分由電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、容柵式位移傳感器構(gòu)成，電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、容柵式位移傳感器都安裝在剛性支撐桿上。

進(jìn)一步優(yōu)選，還包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器和采集儀，電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、容柵式位移傳感器均連接信號(hào)轉(zhuǎn)換器，信號(hào)轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接采集儀。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述剛性支撐桿是鋼筋籠的主筋，測(cè)斜儀傳感器部分固定在鋼筋籠的主筋上，測(cè)斜儀傳感器部分安裝方向必須平行于測(cè)量的面。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述采集儀連接無(wú)線(xiàn)通信模塊，無(wú)線(xiàn)通信模塊與監(jiān)控中心無(wú)線(xiàn)通信。

本實(shí)用新型采用在一根剛性支撐桿定點(diǎn)安裝電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器以及容柵式位移傳感器；當(dāng)剛性材料發(fā)生形變時(shí)容柵式位移傳感器會(huì)產(chǎn)生微弱的位移錯(cuò)位，通過(guò)電渦流位移傳感器的測(cè)量以及半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器的修正，從而計(jì)算得出測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位移變化。

測(cè)斜儀傳感器部分由電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、容柵式位移傳感器構(gòu)成，電渦流位移傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、容柵式位移傳感器都安裝在剛性支撐桿上；測(cè)斜儀傳感器部分預(yù)埋到被測(cè)結(jié)構(gòu)體在中，測(cè)斜儀傳感器部分的長(zhǎng)度方向要平行于測(cè)量面；測(cè)斜儀傳感器部分預(yù)埋好后，隨著被測(cè)結(jié)構(gòu)體灌漿凝固，將信號(hào)轉(zhuǎn)換器安裝在測(cè)斜儀傳感器部分的地表端，并做好防護(hù)；信號(hào)轉(zhuǎn)換器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與采集儀連接，當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)體發(fā)生橫向位移時(shí)，容柵式位移傳感器會(huì)產(chǎn)生微弱的位移錯(cuò)位，通過(guò)電渦流位移傳感器的測(cè)量以及半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器的修正，從而計(jì)算得出測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位移變化。

容柵式位移傳感器是一種基于變面積工作原理，可測(cè)量大位移的電容式數(shù)字傳感器。本實(shí)用新型中，容柵式位移傳感器主要利用容柵的高敏感度，用于定位發(fā)生受力變形的部位，再結(jié)合電渦流位移傳感器得到相對(duì)的位移值得到結(jié)構(gòu)物相對(duì)于地表面的某處深度的位移變化，其輸出結(jié)果是相對(duì)于地面的深度，單位為米。

電渦流位移傳感器中的前置器中高頻振蕩電流通過(guò)延伸電纜流入探頭線(xiàn)圈，在探頭頭部的線(xiàn)圈中產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)。當(dāng)北側(cè)結(jié)構(gòu)發(fā)生橫向位移時(shí)，電渦流位移傳感器內(nèi)部的被測(cè)金屬體靠近線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，并在此金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，與此同時(shí)該電渦流場(chǎng)也產(chǎn)生一個(gè)方向與頭部線(xiàn)圈方向相反的交變磁場(chǎng)，由于其反作用，使頭部線(xiàn)圈高頻電流的幅度和相位得到改變，探頭中線(xiàn)圈的Q值也發(fā)生變化，Q值的變化引起振蕩電壓幅度的變化，而這個(gè)隨距離變化的振蕩電壓經(jīng)過(guò)檢波、濾波、線(xiàn)性補(bǔ)償、放大歸一處理轉(zhuǎn)化成電壓(電流)變化，最終完成機(jī)械位移(間隙)轉(zhuǎn)換成電壓(電流)在經(jīng)過(guò)靈敏度系數(shù)的轉(zhuǎn)換得到原始相對(duì)位移值x。

半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器是利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成的一種純電阻性元件。對(duì)一塊半導(dǎo)體晶體材料的某一軸向施加一定的載荷而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生一定的變化，因此可采用惠斯通電橋的原理進(jìn)行測(cè)量，得到被測(cè)結(jié)構(gòu)體發(fā)生橫向位移時(shí)對(duì)半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的微應(yīng)變，使用該微應(yīng)變的變化用于判斷該部位是否產(chǎn)生了橫向位移引起的內(nèi)力變化，并通過(guò)內(nèi)力變化計(jì)算出該部位的微小位移變化，用于修正電渦流傳感器在小位移變化測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的誤差。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述采集儀連接無(wú)線(xiàn)通信模塊，無(wú)線(xiàn)通信模塊與監(jiān)控中心無(wú)線(xiàn)通信，監(jiān)控中心通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊控制采集儀對(duì)測(cè)斜儀傳感器部分進(jìn)行自校準(zhǔn)和初始位置調(diào)零設(shè)置，配置好后，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步優(yōu)選，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給采集儀，采集儀再將數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行初步處理并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送給監(jiān)控中心。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊是Zigbee通信模塊，Zigbee無(wú)線(xiàn)模塊是一種局域網(wǎng)通信裝置，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。Zigbee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通訊技術(shù)。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊是LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊，LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊采用低功耗遠(yuǎn)距離傳輸，具有很好的抗干擾，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等特點(diǎn)，LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊采用星行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關(guān)，無(wú)需中繼。LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊最遠(yuǎn)通信距離達(dá)到15KM。

本實(shí)用新型采用電渦流位移傳感器和半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器并結(jié)合容柵式位移傳感器來(lái)測(cè)量相對(duì)位移，相比現(xiàn)有技術(shù)具有可靠性好，數(shù)據(jù)一致性穩(wěn)定，安裝方便，使用方便，還具有自動(dòng)校準(zhǔn)、初始?xì)w零、實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

本實(shí)用新型所述連續(xù)式測(cè)量固定式測(cè)斜儀為預(yù)埋式測(cè)斜儀，主要適用于測(cè)量大壩、邊坡、路基、基坑、巖體滑坡等結(jié)構(gòu)物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡。本實(shí)用新型具有低成本、不需要設(shè)置測(cè)斜管、植入成功率高，重量輕，長(zhǎng)度可定制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)式測(cè)量，方便實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量的自動(dòng)化采集。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的連續(xù)式測(cè)量固定式測(cè)斜儀連接示意圖。

圖2是測(cè)斜儀本體示意圖。

圖3是測(cè)斜儀本體在鋼筋籠中的預(yù)埋式安裝圖。

圖中：1.測(cè)斜儀傳感器部分、2.信號(hào)轉(zhuǎn)換器、3.采集儀、4.無(wú)線(xiàn)通信模塊、5.主筋、6.箍筋、7.半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器、8.電渦流位移傳感器、9.容柵式位移傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。

如圖1、2、3所示，一種連續(xù)式測(cè)量固定式測(cè)斜儀，包括測(cè)斜儀傳感器部分1、信號(hào)轉(zhuǎn)換器2和采集儀3，所述測(cè)斜儀傳感器部分1由一根剛性支撐桿和電渦流位移傳感器8、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器7、容柵式位移傳感器9構(gòu)成，電渦流位移傳感器8、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器7、容柵式位移傳感器9都安裝在剛性支撐桿上。電渦流位移傳感器8、半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器7、容柵式位移傳感器9均連接信號(hào)轉(zhuǎn)換器2，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接采集儀3。為了方便數(shù)據(jù)傳輸，所述采集儀3可連接無(wú)線(xiàn)通信模塊4。

較佳的，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊4是Zigbee通信模塊，Zigbee無(wú)線(xiàn)模塊是一種局域網(wǎng)通信裝置，Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)是低功耗、低成本、低速率、支持大量節(jié)點(diǎn)、支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、低?fù)雜度、快速、可靠、安全。主要適合用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。Zigbee就是一種便宜的，低功耗的近距離無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)通訊技術(shù)。另一種較佳的實(shí)施例，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊4是LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊，LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊采用低功耗遠(yuǎn)距離傳輸，具有很好的抗干擾，數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定等特點(diǎn)，LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊采用星行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關(guān)，無(wú)需中繼。LORA無(wú)線(xiàn)通信模塊最遠(yuǎn)通信距離達(dá)到15KM。當(dāng)然，所述無(wú)線(xiàn)通信模塊4也可以采用其他無(wú)線(xiàn)傳輸設(shè)備。

使用時(shí)，測(cè)斜儀傳感器部分1預(yù)埋到被測(cè)結(jié)構(gòu)體在中，如圖3所示，被測(cè)結(jié)構(gòu)體的鋼筋籠由主筋5和箍筋6綁扎而成，以鋼筋籠的主筋5作為剛性支撐桿，測(cè)斜儀傳感器部分1要固定在鋼筋籠的主筋5上，方向要平行于測(cè)量面。測(cè)斜儀傳感器部分1預(yù)埋好后，隨著被測(cè)結(jié)構(gòu)體灌漿凝固，將信號(hào)轉(zhuǎn)換器2安裝在測(cè)斜儀傳感器部分1地表端，并做好防護(hù)。信號(hào)轉(zhuǎn)換器2通過(guò)信號(hào)線(xiàn)與采集儀3連接，監(jiān)控中心通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊4控制采集儀3對(duì)測(cè)斜儀傳感器部分1進(jìn)行自校準(zhǔn)和初始位置調(diào)零設(shè)置，配置好后，可啟動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)控中心安裝有數(shù)據(jù)采集軟件用于數(shù)據(jù)的接收和處理，對(duì)測(cè)量單元初始化以及設(shè)置預(yù)警值等操作。當(dāng)被測(cè)結(jié)構(gòu)體發(fā)生橫向位移時(shí)，容柵式位移傳感器9會(huì)產(chǎn)生微弱的位移錯(cuò)位，通過(guò)電渦流位移傳感器8的測(cè)量以及半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器7的修正，從而計(jì)算得出測(cè)量點(diǎn)的相對(duì)位移變化，并通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器2將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)傳輸給采集儀3，采集儀3再將數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行初步處理并通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊4發(fā)送給監(jiān)控中心。