[实用新型]一种无线倾角测量仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种土木工程中倾斜及沉降变形监测领域的倾角检测仪器，特别是公开一种无线倾角测量仪。

背景技术

在建筑、高速公路、大坝等工程进行施工及以后的若干年内，均需要对施工主体进行倾斜变形及沉降变形进行监测。一般采用在需要检测的断面安装测斜管，并在测斜管内用移动式倾角测头等间隔逐点测量。以往的测斜仪由倾角测头和地面控制器两部分构成,其间用一根铠甲电缆相连。这根电缆起到电气连接和拖拽测头双重作用，并且还得有防水功能。这种电缆连接式设计有几个显著的缺点：一是电缆比较重，每百米约5千克，不便携带；二是电缆成本很高；三是电缆比较容易损坏。

发明内容

本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，公开一种无线倾角测量仪，实现倾角测量信号的无线传递，具有轻便、低成本、可靠耐用的连接结构，同时具有拖拽和通讯功能。

本实用新型是这样实现的：一种无线倾角测量仪，包括倾角测头和地面控制器两部分，其特征在于：所述倾角测头部分包括依次连接的倾角传感器、模数转换器、微处理器、短距离无线收发模块和收发天线，组成倾角测头系统，所述的收发天线与牵引钢丝绳电气相连，所述的牵引钢丝绳通过起绝缘作用的尼龙绳与倾角测头系统相连，所述倾角测头系统产生的倾角信号在倾角测头系统与地面控制器之间采用无线通讯模数传递。所述的地面控制器部分包括地面控制器天线、无线收发模块、微处理器、远程收发模块、控制器供电电池和远程模块收发天线，地面控制器通过地面控制天线、无线收发模块和微处理器接收倾角信号，并通过远程收发模块和远程模块收发天线发送倾角信号。所述的倾角信号在倾角测头系统与地面控制器之间无线通讯模式传递路径为：倾角传感器将被测斜管相对于地垂线的倾角转换为模拟电信号，经过模数转换器转换成数字信号，再通过测头系统的微处理器整定处理，并控制短距离无线收发模块通过收发天线及牵引钢丝绳发射回地面，地面控制器通过地面控制器天线和无线收发模块接收到测头系统传回的倾角数据，经地面控制器的微处理器处理成CDMA/GPRS信号，由远程收发模块通过远程收发天线发射至远端控制系统。

本实用新型的实现方法：在倾角测头内，设计一个倾角采样模块，包括：倾角传感器、前置放大器、模数转换器、微处理器、短距离无线收发模块及电池管理子系统。在地面控制器中设计无线通讯控制系统：包括无线收发模块，微控制器、远程收发模块及电池管理子系统。

倾角测头内的倾角传感器可以将测斜管的倾斜角度转换为模拟电信号，由前置放大器标定，经模数转换器变换为数字信号，再经微处理器进行数字滤波、标定，通过无线收发子模块和天线传至地面上的控制器。地面控制器用自身的无线收发子模块接收这些数据，由微处理器控制远程收发模块将数据传给位于任何地点的远端控制中心。测头由一根直径0.35mm的牵引钢丝绳拖拽移动，同时，这根牵引钢丝绳也作为天线将无线信号传至地面。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的设计去掉了笨重的铠甲电缆，增加的两个无线模块、电池及100米钢丝绳，总重量不足150克，既减轻了整个测量系统的重量以便携带，又增加了拖拽的可靠性，而本实用新型的成本仅为铠甲电缆的二分之一。

附图说明

图1  是本实用新型倾角测头部分结构示意图。

图2  是本实用新型测头电路系统结构框图。

图3  是本实用新型地面控制器部分结构框图。

图中：1、牵引钢丝绳；2、尼龙绳；3、导向轮；4、收发天线；5、测头电路系统；6、倾角测头总成；7、被测斜管；8、测头电路电池；9、MEMS倾角传感器；10、模数转换器；11、微处理器；12、短距离无线收发模块；13、牵引钢丝绳卷盘；14、地面控制器天线；15、地面控制器；16、远程模块收发天线；17、无线收发模块；18、微处理器；19、远程收发模块；20、控制器供电电池。

具体实施方式

根据附图1～3，本实用新型一种无线倾角测量仪，包括倾角测头和地面控制器两部分。

倾角测头总成6由测头电路系统5、收发天线4、导向轮3、尼龙绳2和牵引钢丝绳1构成，其中收发天线4与牵引钢丝绳1电气相连，而尼龙绳2起到电气隔离作用。测头电路系统5包括依次连接的MEMS（微机电系统Micro-Electro-Mechanical Systems）倾角传感器9、模数转换器10、微处理器11和短距离无线收发模块12，测头电路电池8为测头系统供电。地面控制器15包括地面控制器天线14、无线收发模块17、微处理器18、远程收发模块19和远程模块收发天线16构成，控制器供电电池20为地面控制器15供电。

系统工作时，将倾角测头总成6放入被测斜管7内，通过牵引钢丝绳卷盘13，使用牵引钢丝绳1牵引倾角测头总成6沿被测斜管上下移动，倾角测头内的MEMS倾角传感器9即可将被测斜管7相对于地垂线的倾角转换为模拟电信号，经模数转换器10转变为数字信号，再经微处理器11整定处理，控制短距离无线收发模块12，通过收发天线4和牵引钢丝绳1，发射回地面。地面控制器15通过地面控制器天线14和无线收发模块17接收到测头传回的倾角数据，经微处理器18，处理成CDMA/GPRS信号，由远程收发模块19，经远程模块收发天线16发射至远端控制系统。