[发明专利]一种带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置

说明书

技术领域

本发明属于涉及安全预警领域，特别涉及一种带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置。

背景技术

位移量监测具有监测方便、成果直观、预警理论完备等特点，在工程建设或灾害防治领域具有重要意义。当前，针对位移量的常见自动化监测设备有GNSS、测量机器人等，上述监测设备采购价格偏高不利于广泛推广，由此提出了激光测距式地表位移监测设备。

然而，用来感知激光点位置的传感器，由于受加工工艺影响，其量程最大只能达到20×20mm²，如此小的量程无法满足常规工程形变监测的需要。

当激光源发生倾斜(倾角为i)时，激光束在位置传感器上的光斑将发生较大偏移，从而造成较大测量误差(甚至粗差)，同时，激光源与位置传感器的距离(S)越大，光斑偏移越明显。由测小角理论可知：当S＝50m，i＝0.1°，光斑位置偏移量为87.27mm、i＝0.01°，光斑位置偏移为8.73mm)，可见不采取校正措施激光测距式地表位移监测装置将无法使用。

此外，要达到野外长期监测低功耗的需求，须具备激光源功耗控制功能；为减小环境光(日光)强度加剧激光束散射，从而造成位置传感器对位移量分辨率降低的效应，有必要设计束光功能。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置。

本发明提供了一种带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置，其特征在于，所述监测装置包括激光收发端、激光反射端、相应通讯模块及上位机软件，其中所述激光收发端包括射频模块、双轴倾角传感器、温度传感器、激光测距仪、激光束光器、测绘基座；所述激光反射端包括二维PSD位移传感器及其辅助部件、安装支架、量程调节旋钮及驱动控制电路及无线通讯模块；所述通讯模块负责现场监测数据远程通讯和设备两端数据交换；所述上位机软件负责监测数据采集与分析。

进一步地，所述激光测距仪附加集成了无线通讯模块、双轴倾角传感器、温度传感器及激光束光器。

进一步地，所述测绘基座包含整平用脚螺旋及水准管，以使设备安装精密整平。

进一步地，所述激光收发端可实现空间距离测量，并依据倾斜角度和现场温度，按测量学相关原理对空间距离进行倾斜改正及大气折光改正，最终量化位移观测所包含的系统误差。

进一步地，所述二维PSD位移传感器集成了滤镜、广角镜头、成像透板、二维CCD及镜头畸变矫正透镜组。

进一步地，所述支架集成了滤镜调节螺旋及量程调节螺旋，通过对二者的调节，分别实现最佳滤光效果和扩大监测量程的目的。

进一步地，所述上位机软件负责采集的数据包括激光收发端到位移传感器的空间距离、激光收发端平面倾斜角度、竖直倾斜角度、现场温度T、以及光斑在位移传感器中的位置。

本发明的优点在于，可同时实现对变形体平面位移、竖直位移的自动化监测，该设备多余观测量充分，可实现监测数据自改正与自检校功能，监测成果可靠性高。

附图说明

图1为带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置示意图。

图2为设备现场安装流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置的具体实施方式做详细说明。

如图1所示，带倾斜校正的非接触激光地表位移监测装置包括激光收发端、激光反射端、相应通讯模块及上位机软件，其中激光收发端负责激光发射及返回信号接收，从而获取基准点与监测点间的空间距离；激光反射端则负责激光发射以光斑位置识别；通讯模块负责现场监测数据远程通讯功能；所述上位机软件负责监测数据采集与分析。

监测装置的安装分为激光收发端及激光反射端两大部分，安装时两部分安装高度应协调，确保位移传感器发挥最大监测量程，二者安装流程如图2所示。