[发明专利]一种高精度激光反射式测倾装置及方法

说明书

本发明属于测量技术领域，提供了一种高精度激光反射式测倾装置及方法，包括激光光源、小孔板、镜头组和激光反射接收器；其中激光反射接收器包括全反射棱镜组、石英丝、CCD模块投影屏和封闭外壳；激光光源、小孔板和镜头组依次排列，同轴设置于固定位置处；激光反射接收器固定于建筑结构上，全反射棱镜组通过石英丝固定在封闭外壳内；激光光源的入射光线经过全反射棱镜组的反射投射到CCD模块投影屏上，CCD模块投影屏固定在封闭外壳上。该侧倾装置中需要的设备简单，仅有激光光源、小孔板、透镜组、石英丝、全反射棱镜及CCD投影屏，因此可以有效降低本装置的费用。

技术领域

本发明属于测量技术领域，涉及到结构倾斜角度的测量技术，特别涉及一种高精度激光反射式的倾角测试装置及方法。

背景技术

在土木工程结构中，经常需要监测基坑、边坡、桥墩、楼体等建筑结构由于地基不均匀变形产生的倾角。常用的测斜仪按其工作原理有伺服加速度式、电阻应变片式、差动电容式、钢弦式等多种。比较常用的是伺服加速度式、电阻应变片式，伺服加速度式测斜仪精度较高，目前用的较多。目前市场上常用的测斜仪精度约为0.005mm/m，难以满足高精度的测量需要，且价位较高。

发明内容

针对目前现有的测斜仪精度难以满足精度要求且价位较高的现状，本发明提出了一种激光反射式的倾角测试装置及方法，能够实现建筑结构倾角的高精度测量，且价格相对较低。

本发明的技术方案：

一种高精度激光反射式测倾装置，包括激光光源1、小孔板2、镜头组3和激光反射接收器4；其中激光反射接收器4包括全反射棱镜组5、石英丝6、CCD模块投影屏7和封闭外壳8；激光光源1、小孔板2和镜头组3依次排列，同轴设置于固定位置处；激光反射接收器4固定于建筑结构上，全反射棱镜组5通过石英丝6固定在封闭外壳8内；激光光源1的入射光线经过全反射棱镜组5的反射投射到CCD模块投影屏7上，CCD模块投影屏7固定在封闭外壳8上。

一种高精度激光反射式测倾方法，步骤如下：

激光光源1、小孔板2和镜头组3放置在稳固不动的固定结构上，将激光反射接收器4安装在待测量的建筑结构上，激光光源1发射的激光通过小孔板2形成直径0.1mm的细光束，镜头组3调节焦距使光斑尽量小而清晰；激光反射接收器4中的全反射棱镜组5通过石英丝6与封闭外壳8固定，石英丝6保持全反射棱镜组5的方向不改变，封闭外壳8防止风对全反射棱镜组5的扰动；当结构发生倾斜时，顶部产生水平位移为d，全反射棱镜组5也随之产生水平位移d；激光光源1的位置没有改变，所以入射光线的路径9没有变，但是全反射棱镜组5移动后，反射光的光程10发生了改变，到达CCD模块投影屏7的位置与原始位置的距离为2d，相当于建筑结构测点位移被放大了一倍，在激光反射接收器4上设有CCD感光模块，将光信号转换成电信号，记录光斑的坐标变化量；CCD模块投影屏7像素的精度达到0.02mm，再结合固定点O和激光反射接收器4安装固定点A的距离计算出高精度的倾斜角度。

发明的有益效果：

1)由于本发明将结构倾斜前后反射棱镜位移变化进行了两倍的放大，且采用高像素的CCD投影屏进行光斑变位识别，因此提高了测量的精度，可以精确到0.001mm/m。

2)该侧倾装置中需要的设备简单，仅有激光光源、小孔板、透镜组、石英丝、全反射棱镜及CCD投影屏，因此可以有效降低本装置的费用。

3)激光光源、激光反射接收器均可以长期固定，从而消除人工安装仪器设备产生的误差。

附图说明

图1是一种高精度激光反射式倾角测量的示意图。

图中：1激光光源；2小孔板；3镜头组；4激光反射接收器；5全反射棱镜组；6石英丝；7CCD模块投影屏；8封闭外壳；9结构未倾斜时的光线；10结构倾斜后的光线。

具体实施方式