[发明专利]一种危岩体倾斜角度的测量装置及其监测方法

权利要求书

1.一种危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于，包括通过支撑杆(1)固定于危岩体上的安装外壳(2)，所述安装外壳(2)底部开口设置，所述安装外壳(2)内部设置控制单元和支撑轴(3)，所述支撑轴(3)两端与安装外壳(2)的内壁固定连接；

所述支撑杆(1)顶部与U型槽(5)固定连接，所述U型槽(5)两端开孔且通过开孔与支撑轴(3)转动连接，所述支撑轴(3)上对称设置有平衡杆(12)，所述平衡杆(12)底部与平衡体(10)固定连接；

所述支撑杆(1)的侧面开设有容置第一电阻(6)的安装槽，所述控制单元内部的供电模块的第一电源的一极通过支撑轴(3)外表面上的导电涂层与第一电阻(6)的顶端电连接，所述控制单元内部的供电模块的第一电源的另一极与导电片(7)的一端连接，且与第一电流计(11)串联；

所述安装外壳(2)底部开口处设置有安装杆(8)，所述安装杆(8)与安装外壳(2)的中心轴线所在的转动平面平行，所述安装杆(8)两端与安装外壳(2)内壁固定连接，所述安装杆(8)上开设安装槽，所述安装槽内容置有导电片(7)，所述导电片(7)与第一电阻(6)接触相连；

所述第一电阻(6)顶端通过弹性导电片(14)与支撑轴(3)表面的导电涂层接触相连；

所述导电片(7)呈弹性伸缩凸出于安装槽且与第一电阻(6)紧密接触。

2.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于：所述控制单元包括用于为解算模块、控制模块和通信模块提供电源的供电模块；用于计算危岩体倾斜角度的解算模块；用于对数据采集电路和通讯模块进行开关控制的控制模块；用于将解算模块计算得到的倾斜角度数据传送至远程上位机的通信模块。

3.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于：所述支撑轴(3)上设置有用于限制U型槽(5)位移的限位齿(4)。

4.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于：所述第一电阻(6)表面凸出于安装槽。

5.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于：所述安装外壳(2)内部设置有第二电阻(9)，所述第二电阻(9)与供电模块的第二电源的正极和负极连接，且第二电阻(9)与第二电流计(13)串联。

6.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置，其特征在于：所述第一电阻(6)和第二电阻(9)的材质相同。

7.根据权利要求1所述的危岩体倾斜角度的测量装置的监测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

装置安装时，测量第一电阻(6)的初始接入长度L₁；

当危岩体倾斜角度为β时，读取第一电流计(11)的读数为I₁；

根据危岩体倾斜角度为β时第一电阻(6)的接入长度L₁/cosβ和第一电流计(11)的读数，计算危岩体倾斜角度为：

β＝arccos(ρL₁I₁/U₁S₁)；

其中，U₁为第一电阻(6)接入的电源电压，S₁为第一电阻(6)的横截面积，ρ为第一电阻(6)的电阻率。

8.根据权利要求1、5、6和7任一所述的危岩体倾斜角度的测量装置的监测方法，其特征在于，还包括：

当危岩体倾斜角度为β时，读取第二电流计(13)的读数I₂；

根据第二电流计(13)的读数I₂，计算出危岩体倾斜角度为β时第一电阻(6)或第二电阻(9)的电阻率ρ：

ρ＝U₂S₂/(I₂L₂)；

其中，U₂为第二电阻(9)接入的电源电压；S₂为第二电阻(9)的横截面积，L₂为第二电阻(9)的长度，

计算危岩体倾斜角度为：

β＝arcos[(U₂/U₁)(S₂/S₁)(L₁/L₂)(I₁/I₂)]；

当第一电阻(6)和第二电阻(9)的接入电压和横截面积均相等时，且第二电阻(9)的长度等于装置安装时第一电阻(6)的初始接入长度时，即U₂＝U₁，S₂＝S₁，L₁＝L₂，计算危岩体倾斜角度为：

β＝arccos(I₁/I₂)。