[发明专利]一种实时测量地下变形的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及地下变形测量的方法和装置，尤其是涉及采用多个测斜仪通过万向节连接组成的一种实时测量地下变形的方法和装置。

背景技术

在地质灾害、环境监测等领域常需要地下变形进行测量。现在常用地下变形测量装置是采用测斜管和测斜仪，需要监测人定期到现场实地测量，耗费大量人力；测得的数据少，没有连续性，参考价值低。而现有的实时测量装置一般是在测斜管中固定几个测斜仪，所测得数据的深度间隔大，难以反映地下土层的变形情况。因而需要一种能够实时精确测量地下变形的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时测量地下变形的方法和装置，可实现低成本和高精度的地下变形实时测量。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一、一种实时测量地下变形的方法：

1）将多个测斜仪通过万向节连接后，埋设于地下，每个测斜仪的引线通过同轴电缆供电和通信连接至地面的采集器；

2）采集器读取每个测斜仪的倾角数据θ，再根据已知的每个测量单元长度L得出每节的水平变形距离S＝L*sin(θ)；

3）采集器通过GPRS模块将数据传输到远程计算机。

二、一种实时测量地下的变形装置：

包括采集器和n个结构相同的测量单元；每个测量单元均包括接头、测斜仪、万向接头、同轴电缆、测斜仪保护不锈钢管和不锈钢延长杆；第一个测斜仪安装在第一测斜仪保护不锈钢管内，第一测斜仪保护不锈钢管的一端与第一接头螺纹连接，第一个万向接头的一端与第一个测斜仪保护不锈钢管的另一端螺纹连接，第一个万向接头的另一端与第一个不锈钢延长杆的一端螺纹连接，第一个不锈钢延长杆的另一端与下一个测量单元的接头螺纹连接，依次类推，n个测斜仪的引线通过同轴电缆经各自的接头与采集器连接构成该装置。

所述的测斜仪它依次由限流保护电路、电源线通信芯片、单片机和加速度传感器芯片电连接；所述的限流保护电路包括三个NPN三极管、PNP三极管、采样电阻、充电电阻、充电电容和限流电阻；第一个NPN三极管的发射极与采样电阻连接，采样电阻的两端与充电电阻和充电电容串联组成的RC电路连接，第二个三极管的发射级与基极分别与充电电容的两端连接，第二个三极管的集电极与PNP三极管的基极连接，PNP三极管的集电极与电路输出连接，PNP三极管的发射极与第三NPN三极管的基极连接，第三NPN三极管的发射极和第一NPN三极管的集电极相连接后与电路输入连接，并在第三NPN三极管的基极和集电极之间连接一个限流电阻。

所述的采集器包括电源、升压电路、电源线通信芯片、单片机和GPRS模块，单片机分别与电源线通信芯片和GPRS模块连接，电源通过升压电路对电源线通信芯片供电，并且电源对单片机和GPRS模块供电，采集器的电源线通信芯片通过同轴电缆与测斜仪的限流保护电路连接。

本发明具有的有益效果是：

本发明将多个测斜仪分别用延长杆和万向节连接，各测斜仪采用电源线通信芯片通信，只要两根线就可以同时实现供电和通信；再将其放置在地下土层中，以最底部或最顶部的端点为参考点，根据每节的倾斜角度变化，可测量地下变形量。本发明可实现低功耗和低成本的实时地下位移测量，可能根据需要设计每个测量单元的长度，从而满足成本和测量的精度的要求。

附图说明

图1是本发明的测量装置原理示意图。

图2是图1测量单元的结构放大图。

图3是本发明的测斜仪及延长杆和万向节剖视图。

图4是本发明的变形量计算方法示意图。

图5是测斜仪电路原理框图。

图6是测斜仪中限流保护电路图。

图7是采集器电路原理框图。

图中：1、第一个测量单元，2、第二个测量单元，3、第n个测量单元，4、地面，5、采集器，6、接头，7、测斜仪，8、万向节，9、同轴电缆，10、不锈钢延长杆，11、测斜仪保护不锈钢管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。