一种连续式测量固定式测斜仪的制作方法

本实用新型涉及一种测斜仪，属于结构安全监测技术领域，主要适用于测量大坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡。

背景技术：

目前测量连续结构的倾斜时，多采用目前常规的固定杆式测斜仪，一般需要使用多根固定杆式测斜仪通过丝杆或者连接杆串联起来进行整体的测量。常规采用固定杆式测斜仪进行结构物倾斜测量的方法有几个问题：1成本太高，单根测斜仪的成本包括机加工部分和电子电路部分；2重量重：多根固定杆式测斜仪串联起来后，测斜仪孔顶部部分的丝杆或连接杆会承受所有串联测斜仪的重量，容易发生连接处断裂或为微量的拉伸(影响测量精度)；3因为测斜孔的直径有限，而且为了提高可靠性每根测斜仪的供电通信不能复用，这样就限制了测量深度；4不能连续测量：因受制于实现原理和成本，常规固定杆式测斜仪只能等间隔安装传感器，一般为2米～3米布置一个，这样不能得出结构物连续的滑动趋势图。

技术实现要素：

基于现有技术的上述状况，本实用新型提供了一种连续式测量固定式测斜仪，它具有低成本、不需要设置测斜管、植入成功率高，重量轻，长度可定制，实现连续式测量，方便实现倾斜测量的自动化采集的优点。

本实用新型通过下述技术方案来实现。一种连续式测量固定式测斜仪，包括测斜仪传感器部分和刚性支撑杆，所述测斜仪传感器部分由电涡流位移传感器、半导体应变传感器、容栅式位移传感器构成，电涡流位移传感器、半导体应变传感器、容栅式位移传感器都安装在刚性支撑杆上。

进一步优选，还包括信号转换器和采集仪，电涡流位移传感器、半导体应变传感器、容栅式位移传感器均连接信号转换器，信号转换器通过信号线连接采集仪。

进一步优选，所述刚性支撑杆是钢筋笼的主筋，测斜仪传感器部分固定在钢筋笼的主筋上，测斜仪传感器部分安装方向必须平行于测量的面。

进一步优选，所述采集仪连接无线通信模块，无线通信模块与监控中心无线通信。

本实用新型采用在一根刚性支撑杆定点安装电涡流位移传感器、半导体应变传感器以及容栅式位移传感器；当刚性材料发生形变时容栅式位移传感器会产生微弱的位移错位，通过电涡流位移传感器的测量以及半导体应变传感器的修正，从而计算得出测量点的相对位移变化。

测斜仪传感器部分由电涡流位移传感器、半导体应变传感器、容栅式位移传感器构成，电涡流位移传感器、半导体应变传感器、容栅式位移传感器都安装在刚性支撑杆上；测斜仪传感器部分预埋到被测结构体在中，测斜仪传感器部分的长度方向要平行于测量面；测斜仪传感器部分预埋好后，随着被测结构体灌浆凝固，将信号转换器安装在测斜仪传感器部分的地表端，并做好防护；信号转换器通过信号线与采集仪连接，当被测结构体发生横向位移时，容栅式位移传感器会产生微弱的位移错位，通过电涡流位移传感器的测量以及半导体应变传感器的修正，从而计算得出测量点的相对位移变化。

容栅式位移传感器是一种基于变面积工作原理，可测量大位移的电容式数字传感器。本实用新型中，容栅式位移传感器主要利用容栅的高敏感度，用于定位发生受力变形的部位，再结合电涡流位移传感器得到相对的位移值得到结构物相对于地表面的某处深度的位移变化，其输出结果是相对于地面的深度，单位为米。

电涡流位移传感器中的前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈，在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当北侧结构发生横向位移时，电涡流位移传感器内部的被测金属体靠近线圈产生的磁场，并在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变，探头中线圈的Q值也发生变化，Q值的变化引起振荡电压幅度的变化，而这个随距离变化的振荡电压经过检波、滤波、线性补偿、放大归一处理转化成电压(电流)变化，最终完成机械位移(间隙)转换成电压(电流)在经过灵敏度系数的转换得到原始相对位移值x。

半导体应变传感器是利用半导体材料的压阻效应制成的一种纯电阻性元件。对一块半导体晶体材料的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，它的电阻率会发生一定的变化，因此可采用惠斯通电桥的原理进行测量，得到被测结构体发生横向位移时对半导体应变传感器产生的微应变，使用该微应变的变化用于判断该部位是否产生了横向位移引起的内力变化，并通过内力变化计算出该部位的微小位移变化，用于修正电涡流传感器在小位移变化测量时产生的误差。

进一步优选，所述采集仪连接无线通信模块，无线通信模块与监控中心无线通信，监控中心通过无线通信模块控制采集仪对测斜仪传感器部分进行自校准和初始位置调零设置，配置好后，进行实时监测。

进一步优选，通过信号转换器将传感器信号转换成数字信号传输给采集仪，采集仪再将数据信号进行初步处理并通过无线通信模块发送给监控中心。

进一步优选，所述无线通信模块是Zigbee通信模块，Zigbee无线模块是一种局域网通信装置，Zigbee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。Zigbee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。

进一步优选，所述无线通信模块是LORA无线通信模块，LORA无线通信模块采用低功耗远距离传输，具有很好的抗干扰，数据传输稳定等特点，LORA无线通信模块采用星行网络结构，各个网络节点直接将数据上传至网关，无需中继。LORA无线通信模块最远通信距离达到15KM。

本实用新型采用电涡流位移传感器和半导体应变传感器并结合容栅式位移传感器来测量相对位移，相比现有技术具有可靠性好，数据一致性稳定，安装方便，使用方便，还具有自动校准、初始归零、实时无线传输等功能。

本实用新型所述连续式测量固定式测斜仪为预埋式测斜仪，主要适用于测量大坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡。本实用新型具有低成本、不需要设置测斜管、植入成功率高，重量轻，长度可定制，实现连续式测量，方便实现倾斜测量的自动化采集。

附图说明

图1是本实用新型的连续式测量固定式测斜仪连接示意图。

图2是测斜仪本体示意图。

图3是测斜仪本体在钢筋笼中的预埋式安装图。

图中：1.测斜仪传感器部分、2.信号转换器、3.采集仪、4.无线通信模块、5.主筋、6.箍筋、7.半导体应变传感器、8.电涡流位移传感器、9.容栅式位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐明本实用新型。

如图1、2、3所示，一种连续式测量固定式测斜仪，包括测斜仪传感器部分1、信号转换器2和采集仪3，所述测斜仪传感器部分1由一根刚性支撑杆和电涡流位移传感器8、半导体应变传感器7、容栅式位移传感器9构成，电涡流位移传感器8、半导体应变传感器7、容栅式位移传感器9都安装在刚性支撑杆上。电涡流位移传感器8、半导体应变传感器7、容栅式位移传感器9均连接信号转换器2，信号转换器2通过信号线连接采集仪3。为了方便数据传输，所述采集仪3可连接无线通信模块4。

较佳的，所述无线通信模块4是Zigbee通信模块，Zigbee无线模块是一种局域网通信装置，Zigbee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。Zigbee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。另一种较佳的实施例，所述无线通信模块4是LORA无线通信模块，LORA无线通信模块采用低功耗远距离传输，具有很好的抗干扰，数据传输稳定等特点，LORA无线通信模块采用星行网络结构，各个网络节点直接将数据上传至网关，无需中继。LORA无线通信模块最远通信距离达到15KM。当然，所述无线通信模块4也可以采用其他无线传输设备。

使用时，测斜仪传感器部分1预埋到被测结构体在中，如图3所示，被测结构体的钢筋笼由主筋5和箍筋6绑扎而成，以钢筋笼的主筋5作为刚性支撑杆，测斜仪传感器部分1要固定在钢筋笼的主筋5上，方向要平行于测量面。测斜仪传感器部分1预埋好后，随着被测结构体灌浆凝固，将信号转换器2安装在测斜仪传感器部分1地表端，并做好防护。信号转换器2通过信号线与采集仪3连接，监控中心通过无线通信模块4控制采集仪3对测斜仪传感器部分1进行自校准和初始位置调零设置，配置好后，可启动系统的实时监测。监控中心安装有数据采集软件用于数据的接收和处理，对测量单元初始化以及设置预警值等操作。当被测结构体发生横向位移时，容栅式位移传感器9会产生微弱的位移错位，通过电涡流位移传感器8的测量以及半导体应变传感器7的修正，从而计算得出测量点的相对位移变化，并通过信号转换器2将传感器信号转换成数字信号传输给采集仪3，采集仪3再将数据信号进行初步处理并通过无线通信模块4发送给监控中心。