[发明专利]地面沉降分层原位监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种地面沉降分层原位监测装置，其特征在于，包括：下井装置(1)、传感器探头(2)以及监测仪器，其中，

所述下井装置(1)，用于承载所述传感器探头(2)并到达不同岩层的位置；

所述传感器探头(2)，通过电缆与所述监测仪器连接，用于从底部向上对不同岩层进行探测，并回传信号给所述监测仪器；

所述监测仪器，用于控制所述下井装置(1)的动作并接收所述传感器探头(2)回传的信号，根据接收的信号记录所述传感器探头(2)当前所处位置的倾角值以及从底部上升的高度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述下井装置(1)具体包括：电机控制接口(11)、同步电机(12)、绞车装置(13)、光电编码器(14)、电机供电电源(15)，其中，所述同步电机(12)一端通过所述电机控制接口(11)与所述控制单元(5)连接，另一端连接至所述绞车装置(13)，控制所述绞车装置(13)带着所述传感器探头自由的下降、提升、停止；所述光电编码器(14)与所述绞车装置(13)上的滑轮结合在一起，滑轮转动时带动所述光电编码器(14)旋转，所述光电编码器(14)输出正向脉冲信号和反向脉冲信号；电机供电电源(15)为同步电机供电。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器探头(2)具体包括：倾角传感器23、电涡流传感器(21)及处理电路(22)，三者封装于一体；所述传感器探头(2)与所述监测仪器间通过电缆(24)连接；所述电涡流传感器(21)和所述倾角传感器23输出电流信号至所述监测仪器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述传感器探头(2)上设置有两组导向25。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述监测仪器具体包括：编码器驱动电路(3)、传感器处理电路(4)、控制单元(5)、无线发射模块(6)以及系统电源(7)，其中，

所述编码器驱动电路(3)，用于对所述光电编码器(14)输出的正向脉冲信号和反向脉冲信号进行区分，然后经过时序分频后输出给控制单元(5)；

所述传感器处理电路(4)，用于分别将所述电涡流传感器(21)和所述倾角传感器22输出的电流信号转换为电压信号，然后经过电压跟随和滤波处理后输出至所述控制单元(5)；

所述控制单元(5)，用于采集所述编码器驱动电路(3)输出的正向脉冲信号和反向脉冲信号，并据此计算出电缆下行或上行的长度，进而算出传感器探头(2)在孔中的位置；还用于采集所述传感器电路4输出的两路电压信号，对所述电压信号进行分析处理后得到所述传感器探头(2)当前所处位置的倾角值；

所述无线发射模块(6)，用于将所述控制单元(5)的计算结果通过无线发射出去；

所述系统电源(7)，用于对系统进行供电。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述传感器处理电路(4)具体包括：两个采样电阻、电压跟随器(41)和滤波器(42)，两个采样电阻分别将所述电涡流传感器(21)和所述倾角传感器22输出的电流信号转换为电压信号，两路电压信号经过所述电压跟随器(41)以及所述滤波器(42)处理后，输出至电控单元(5)。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制单元(5)具体包括：微控制器(51)、液晶显示器(52)以及绞车控制电路(53)，其中，

所述微控制器(51)，用于对从所述编码器驱动电路(3)接收到的脉冲进行计数，据此计算得到电缆下行或上行的长度，从而算出传感器探头在孔中的位置并生成控制指令发给绞车控制电路；同时将从所述传感器处理电路(4)接收到的两路电压信号转换为数字信号，根据从所述涡流传感器(21)输出的那路电压信号判断所述传感器探头是否到达预定岩层位置，如果是，根据从所述倾角传感器(22)输出的电压信号计算得到所述传感器探头当前所处位置的倾角值；

所述液晶显示器，用于显示所述微控制器(51)接收到的信号以及处理后的结果；

所述绞车控制电路，用于根据从所述微处理器(51)接收到的控制指令控制所述下井装置(1)的动作。