[发明专利]一种滑坡水平位移垂向分布传感器总成及使用方法

权利要求书

1.一种滑坡水平位移垂向分布传感器总成，包括手持终端、引出的防水信号线、测量单元、变形耦合PCB电路板及支撑防护结构，其特征在于：所述的手持终端为一个MCU系统，配备有操作按键、显示器、通信接口、传感器接口、充电电池；通过传感器接口同时引出电源线和CAN总线，由充电电池通过电源线给传感器总成供电，通过CAN协议与各个测量单元交换数据；手持终端的显示器用于显示传感器总成监测的信息，及通过操作按键和通信接口对PC机上传数据；

所述引出的防水信号线设在传感器总成的端部，防水信号线包括电源正极和负极引出线，CAN总线正引出线和CAN总线负引出线，所述的电源正极和负极引出线用于与手持终端的充电电池连接时为传感器总成电路供电，所述的CAN总线正引出线和CAN总线负引出线用于各个测量单元通过CAN协议与手持终端交换数据；

所述的测量单元为单个测点上实现姿态测量的完整功能电路，设有测量单元PCB电路板和测量元件，测量元件集成在测量单元PCB电路板上，所述的测量元件为基于加速度感应的重力加速度感应芯片，测量元件包括重力加速度感应芯片、MCU、AD转换器、CAN总线管理芯片；通过重力加速度感应芯片感应重力加速度在感应轴上的分量来换算出所需测量的姿态角；测量元件以自身的MCU与手持终端的MCU系统构建一个从机，通过自身的MCU控制AD转换、采样及CAN协议通信传输测量数据；

所述的变形耦合PCB电路板上有贯穿板的布线，板两端布置焊接盘，布线与两端焊接盘连通，沿电路板中间轴线上压制出细密的波纹；所述的贯穿板的布线是后续测量单元的供电线路和CAN通信线路；变形耦合PCB电路板两端的焊接盘用于与测量单元相焊接，中间压制的变形耦合波纹用于对岩土体变形的缓冲与耦合，即存在大变形时，线路不致于被拉断，同时也保证测量单元能真实地反映局部的变形情况；

所述的支撑防护结构包括基准板和正反面防护密封层，基准板用于传感器总成在安装时各个变形测量点上的定位和定向，当传感器总成用于测量后，基准板允许被抽出或拉断；防护密封层为涂在PCB电路板上的一层耐酸碱腐蚀且具有防水性质的保护层。

2.根据权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成，其特征在于：所述的测量单元PCB电路板、变形耦合PCB电路板均为0.1—0.5mm厚的PCB板，用于承受岩土体变形中引起的弯折或扭曲。

3.根据权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成，其特征在于：所述的测量单元通过重力分量感应获取到各个变形测量点的姿态角后，以最下端变形测量点为原点，以各变形测量点间距为步长对角度数据积分得到整个测量轴线上的位移分布数据。

4.根据权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成，其特征在于：所述的测量单元在总成组装时采用结构串联、电气并联的方式，每个测量单元独立编码。

5.根据权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成，其特征在于：通过使用一块或连续焊接多块变形耦合PCB板实现调整变形测量点的间距。

6.根据权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成，其特征在于：所述的基准板为铝质材料。

7.一种使用权利要求1所述的滑坡水平位移垂向分布传感器总成的方法，其特征在于，按如下步骤操作：

步骤⑴、传感器总成装配：根据所需测量滑坡体的实际深度尺寸，在装配传感器总成时需要把测量单元布置在各个变形测量点上；由所需测量的变形测量点计算所需的测量单元个数，把集成有测量元件的测量单元PCB电路板布置在基准板上，并对测量单元进行编码；根据变形测量点的间隔，在各个测量单元PCB电路板之间焊接上相应长度的变形耦合PCB电路板，形成变形耦合段，并在PCB板的正面、反面涂上密封防护层；

步骤⑵、传感器总成现场布置：现场布置采用三种方式，或是安装在原有测斜孔里，则直接把传感器总成塞入原有测斜管的卡槽中；或是在新的测量位置布置，则先在测量位置打好测量孔，把传感器总成按设计方位插入；或是测量回填土的变形，则把传感器总成固定，然后回填土掩埋；若所需测量点的深度较深时，传感器总成很长，则将传感器总成装配成若干段方便运输，现场布置时再连接成整体；

步骤⑶、水平位移垂向分布测量：把传感器总成引出的防水信号线插入手持终端的传感器接口上，手持终端自动完成数据采集操作；数据采集完毕后拔下引出的防水信号线并对线头进行雨水防护；

步骤⑷、测量数据导出：当同一区域有多个测量位置时，对每个测量位置依次进行步骤⑴～⑶的操作，当所有测量位置的数据采集完成后，一起通过USB数据线连接手持终端，向PC机导出所测量的数据。