[发明专利]高精度测斜仪的测量方法

说明书

本申请涉及一种高精度测斜仪的测量方法，适用于具有深层水平位移发生概率的目标物中，包括：包括测斜仪、设置在测斜仪上的三轴重力加速度传感器、三轴陀螺仪及三轴磁力计，确定三轴陀螺仪的载体坐标系；三轴磁力计和三轴重力加速度传感器用以确定测斜仪在目标物的测斜管内的实际磁北极，三轴陀螺仪通过载体坐标系和磁北极以确定垂直于目标物方向的真实坐标系；根据真实坐标系，确定目标物的真实垂直方向，继而确定目标物的真实垂直方向与测斜仪之间的夹角，并根据夹角以计算测斜仪在测斜管内的偏转距离及位移距离，以确定目标物真实的深层水平位移。其能够消除测斜仪在测斜管内因旋转和扭曲造成的误差，以提高测斜结果的准确性。

技术领域

本发明涉及一种高精度测斜仪的测量方法，属于测斜技术领域。

背景技术

在地铁、大型楼宇的施工监测中以及大坝桥梁边坡的保护性监测中，测斜是一项非常重要的指标。测斜仪测量土体内部位移造成的偏移变化量，可以绘出所测量断面的位移断面图。通过分析每日测量得到的数据，可以推出内部土体的变化趋势，指导工程建设、监测结构状况，防止滑坡塌方等灾害的发生。

测斜仪在测斜管中使用,所以测斜管的精度直接影响到测斜仪最终测量结果的精度。目前测斜管的主要误差有四种:零位误差，灵敏度漂移，旋转误差，深度误差。前两种我们通过改进测斜仪结构和算法，可以有效消除。然而对于旋转误差，传统的双轴测斜仪并不能做到有效消除。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度测斜仪的测量方法，其能够消除测斜仪在测斜管内因旋转和扭曲造成的误差，以提高测斜结果的准确性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度测斜仪的测量方法，适用于具有深层水平位移发生概率的目标物中，包括：

提供一测斜设备，所述测斜设备包括测斜仪、设置在所述测斜仪上的三轴重力加速度传感器、三轴陀螺仪及三轴磁力计，确定所述三轴陀螺仪的载体坐标系；

所述三轴磁力计和所述三轴重力加速度传感器用以确定所述测斜仪在目标物的测斜管内的实际磁北极，所述三轴陀螺仪通过所述载体坐标系和磁北极以确定垂直于所述目标物方向的真实坐标系；

根据所述真实坐标系，确定所述目标物的真实垂直方向，继而确定所述目标物的真实垂直方向与测斜仪之间的夹角，并根据所述夹角以计算所述测斜仪在所述测斜管内的偏转距离及位移距离，以确定所述目标物真实的深层水平位移。

进一步地，所述测斜仪在所述测斜管内的偏转距离为：

A′_i＝Acosθ_i+Bsinθ_i；

其中，θ_i为测斜仪与目标物的真实垂直方向的夹角，A为测量得到的目标物在第一方向上的深层水平位移，B为测量得到的目标物在第二方向上的深层水平位移，其中，第一方向和第二方向不平行设置。

进一步地，所述测斜仪在所述测斜管内的位移距离为：

B′_i＝-Asinθ_i+Bcosθ_i；

其中，θ_i为测斜仪与所述目标物的真实垂直方向的夹角，A为测量得到的目标物在第一方向上的深层水平位移，B为测量得到的目标物在第二方向上的深层水平位移，其中，第一方向和第二方向不平行设置。

进一步地，所述三轴磁力计和所述三轴重力加速度传感器用以确定所述测斜管在目标物内的实际磁北极具体为：

所述三轴磁力计在所述测斜管内具有指向磁北极，所述三轴重力加速度传感器用以修正所述指向磁北极，以确定测斜管在目标物内的实际磁北极。

进一步地，所述实际磁北极通过四元数旋转和平移算法确定。