[发明专利]一种隧道沉降收敛检测仪及其检测方法

权利要求书

1.一种隧道沉降收敛检测仪，包括检测仪主体，其特征在于，在检测仪主体上设置有一个由伺服马达驱动旋转的测量装置，所述测量装置包括一个载体，所述载体通过旋转轴连接在检测仪主体上，所述旋转轴连接有角度编码器，所述载体上设置有一个激光干涉测距仪和一个带有水平零度输出信号的重力感应传感器，所述重力感应传感器的敏感轴与所述激光干涉测距仪发出的激光束轴的轴向一致；在所述检测仪主体上设置有微处理器测量控制装置、温度传感器、湿度传感器和水平尺；所述水平尺轴向与所述激光干涉测距仪发出的激光束轴向呈90度夹角设置，所述角度编码器、激光干涉测距仪、重力感应传感器、温度传感器、湿度传感器的输出信号分别连接至微处理器测量控制装置。

2.根据权利要求1所述的一种隧道沉降收敛检测仪，其特征在于，所述水平尺是目测水准管。

3.一种隧道沉降收敛检测方法，其特征在于，所述方法是基于一种隧道沉降收敛检测仪而实现的检测方法，所述隧道沉降收敛检测仪包括检测仪主体，在检测仪主体上设置有一个由伺服马达驱动旋转的测量装置，所述测量装置包括一个载体，所述载体通过旋转轴连接在检测仪主体上，所述旋转轴连接有角度编码器，所述载体上设置有一个激光干涉测距仪和一个带有水平零度输出信号的重力感应传感器，所述重力感应传感器的敏感轴与所述激光干涉测距仪发出的激光束轴的轴向一致；在所述检测仪主体上设置有微处理器测量控制装置、温度传感器、湿度传感器和水平尺；所述水平尺轴向与所述激光干涉测距仪发出的激光束轴向呈90度夹角设置，所述角度编码器、激光干涉测距仪、重力感应传感器、温度传感器、湿度传感器的输出信号分别连接至微处理器测量控制装置；所述隧道沉降收敛检测方法的步骤包括原始数据检测步骤和沉降收敛检测步骤：

所述原始数据检测步骤包括：

a.首先将所述隧道沉降收敛检测仪固定在隧道的一侧边墙处并记录固定原点；

b.将激光干涉测距仪朝向隧道的另一侧边墙，校准水平尺，使检测仪旋转轴处于水平状态；

c.启动隧道沉降收敛检测仪工作：微处理器测量控制装置发出伺服马达启动命令，伺服马达带动测量装置开始旋转，微处理器测量控制装置等待重力感应传感器发出的水平零度输出信号；

d.当微处理器测量控制装置接收到重力感应传感器发出的水平零度输出信号后，记录此时的激光干涉测距仪测得的距离数据为隧道第一宽度距离，并定义此时角度编码器输出的角度为零度角信号；继续向上旋转测量装置读取激光干涉测距仪到隧道顶部的斜向距离，定义顶部任意的一个点，读取激光干涉测距仪到隧道顶部所述任意的一个点的斜向距离，记录此时的角度编码器输出的角度，通过正弦定理计算出隧道顶部所述任意一个点到激光干涉测距仪水平线的垂直高度为隧道第一垂直高度，计算出激光干涉测距仪到隧道宽度距离中所述隧道第一垂直高度的垂点距离；

所述沉降收敛检测步骤包括获取隧道宽度收敛结果步骤和获取隧道高度收敛结果步骤：

所述获取隧道宽度收敛结果步骤是：

e.将所述隧道沉降收敛检测仪固定在隧道的一侧边墙所记录的固定原点处，所述固定原点是所述原始数据检测步骤中隧道沉降收敛检测仪的固定原点；

f.将激光干涉测距仪朝向隧道的另一侧边墙，校准水平尺，使检测仪旋转轴处于水平状态；

g.启动隧道沉降收敛检测仪工作：微处理器测量控制装置发出伺服马达启动命令，伺服马达带动测量装置开始旋转，微处理器测量控制装置等待重力感应传感器发出的水平零度输出信号；当微处理器测量控制装置接收到重力感应传感器发出的水平零度输出信号后，记录此时的激光干涉测距仪测得的距离数据为隧道第二宽度距离，并定义此时角度编码器输出的角度为零度角信号，将隧道第一宽度距离和隧道第二宽度距离进行相减，得到隧道宽度收敛结果；

隧道宽度收敛中两侧边墙的收敛是对称的，因此原始数据检测步骤中所述隧道第一垂直高度的垂点到当前激光干涉测距仪的距离是已知距离，其计算过程是：原始数据检测步骤中所述激光干涉测距仪到所述隧道第一垂直高度的垂点距离减去二分之一宽度收敛距离；

所述获取隧道高度收敛结果步骤是：

h.继续向上旋转测量装置读取激光干涉测距仪到隧道顶部的斜向距离，根据已知的隧道第一垂直高度的垂点到当前激光干涉测距仪的距离、连续读取的角度编码器输出的角度和连续读取的激光干涉测距仪到隧道顶部的斜向距离，通过余弦定理找到在所述垂点之上的所述顶部任意的一个点，通过正弦定理或勾股定理计算出此时隧道顶部所述任意一个点到激光干涉测距仪水平线的垂直高度，并称之为隧道第二垂直高度，将隧道第一垂直高度和隧道第二垂直高度进行相减，得到隧道高度收敛结果。