[发明专利]基于杠杆原理的滑移面位移监测装置及其测量方法

说明书

本发明提供的一种基于杠杆原理的滑移面位移监测装置，包括刚性杠杆，包括刚性杠杆，所述刚性杠杆设置有支点；还包括具有弹性输入组件和弹性输出组件，所述弹性输入组件和弹性输出组件均设置有光学位移测量器件，所述弹性输入组件分别连接于刚性杠杆的输入测量臂和滑移区域，所述弹性输出组件连接于刚性杠杆的输出测量臂；能够对滑移面的位移进行准确测量，而且测量范围大，并且，在测量过程中能够得到滑移面的位移量和位移方向，从而能够准确反应滑移面的位移状况，而且能够测定出滑移面的形状，利于做出准确的应对措施，结构简单，无需复杂的线路布置和组网，使用成本低。

技术领域

本发明涉及一种位移监测装置及测量方法，尤其涉及一种基于杠杆原理的滑移面位移监测装置及其测量方法。

背景技术

滑坡位移监测系统在实际应用中已十分成熟，但传统的测量方法主要存在监测效率低、测量成本较高、自动化程度低且测量精度较低等缺点。随着三维激光扫描技术、GPS一机多天线系统、INSAR(合成孔径雷达干涉测量)以及多传感器的集成等高新技术在滑坡监测与预测、预报领域的应用，将进一步提高滑坡灾害变形监测预报的精度，但是，该技术结构复杂，应用成本高。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的技术手段。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于杠杆原理的滑移面位移监测装置及其测量方法，能够对滑移面的位移进行准确测量，而且测量范围大，并且，在测量过程中能够得到滑移面的位移量和位移方向，从而能够准确反应滑移面的位移状况，利于做出准确的应对措施，结构简单，无需复杂的线路布置和组网，使用成本低。

本发明提供的一种基于杠杆原理的滑移面位移监测装置，包括刚性杠杆，所述刚性杠杆设置有支点；

还包括具有弹性输入组件和弹性输出组件，所述弹性输入组件和弹性输出组件均设置有光学位移测量器件，所述弹性输入组件分别连接于刚性杠杆的输入测量臂和滑移区域，所述弹性输出组件连接于刚性杠杆的输出测量臂。

进一步，所述弹性输入组件包括输入弹簧，所述输入弹簧的一端固定连接于滑移面的待测点，输入弹簧的另一端与刚性杠杆的输入测量臂连接。

进一步，所述弹性输出组件包括输出弹簧，所述输出弹簧的一端固定，输出弹簧的另一端与刚性杠杆的输出测量臂连接。

进一步，所述光学位移测量器件为光纤；

设置于输入弹簧的光纤沿着输入弹簧的绕向绕制于输入弹簧；

设置于输出弹簧的光纤沿着输出弹簧的绕向绕制于输出弹簧。

相应地，本发明还提供了一种基于所述基于杠杆原理的滑移面位移监测装置的测量方法，包括以下步骤：

S1.获取滑移面的待测目标的位移量；

S2.根据待测目标的位移量构建滑移面位移计算模型，并计算滑移面在横向的位移量ΔL_x和纵向的位移量ΔL_y：

其中，L₄表示输入弹簧未受力的初始长度，ΔL₄表示待测目标的总位移，θ为待测目标与刚性杠杆的输入测量臂的力的方向的夹角；α为输入测量臂和输出力臂转过的角度值；L₂表示输入测量臂的长度。

进一步，步骤S2中，待测目标的总位移ΔL₄通过如下方法确定：

其中，D₂为输入弹簧的中径，d₂为输入弹簧线径，ρ₂为输入光纤的曲率半径，n₂为输入弹簧的等节距圈数。