倾斜测量装置的制作方法

本发明涉及高精度倾斜测量技术领域，特别是涉及一种倾斜测量装置。

背景技术：

倾斜测量是开展地壳变形观测的重要手段之一。当前常用的倾斜仪有水平摆倾斜仪、水管倾斜仪、竖直摆倾斜仪。为了提高测量精度，降低外界干扰，通常将倾斜仪安装在山洞里或者钻孔中。

目前国内使用的竖直摆倾斜传感器具有尺寸小的优势，可用于洞体倾斜测量和钻孔倾斜测量。其测量原理是通过由竖直摆、电容极板组成的电容式微位移传感器测量竖直摆与两边极板的相对位移变化，结合其摆长计算倾斜角度变化，测量精度可达0.0002角秒。为了实现高精度的位移测量，电容式微位移传感器的电容极板间距一般都很小，约在0.1～0.3mm，直接限制倾斜传感器的测量量程，也对传感器的底座平台以及观测环境提出了较高的要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种高精度且大动态范围的倾斜测量装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出了一种倾斜测量装置，该倾斜测量装置包括底座平台，所述底座平台上固定悬挂支架和位移测量单元，所述悬挂支架上悬挂竖直摆摆体，所述位移测量单元包括一个或一个以上的激光干涉仪，所述激光干涉仪用于测量竖直摆摆体发生的位移。

优选地，所述位移测量单元包括两个或两个以上的激光干涉仪，所述两个或两个以上激光干涉仪相对于底座平台处于同一水平位置。

优选地，所述位移测量单元包括两个或两个以上的激光干涉仪，所述两个或两个以上激光干涉仪相对于底座平台处于不同水平位置。

优选地，所述位移测量单元包括四个或四个以上的激光干涉仪，所述四个或四个以上激光干涉仪相对于底座平台处于不同水平位置，且每个水平位置至少有两个激光干涉仪。

优选地，还包括平台调平单元，所述平台调平单元包括一个或一个以上的步进电机。

优选地，所述激光干涉仪包括激光发射接收头和信号处理驱动器。

优选地，所述信号处理驱动器单独安装放置。

优选地，所述悬挂支架通过“十”字铰链悬挂竖直摆摆体，所述位移测量单元包括两个或两个以上的激光干涉仪。

优选地，所述两个或两个以上的激光干涉仪中至少有两个激光干涉仪的测量方向在相对于底座平台的同一水平面内互相垂直。

(三)有益效果

本发明的上述倾斜测量装置，通过采用皮米级的激光干涉仪，在数毫米的尺度范围内可以实现皮米级竖直摆的相对位移测量，从而实现更高精度，更大动态范围的倾斜测量，而且避免了电容式测量仪的相互干扰问题，可以实现同一时刻的多方位测量，提高测量精度和准确度。

附图说明

图1为本发明一个实施例的倾斜测量装置的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的倾斜测量装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。

本发明提出的倾斜测量装置的一个实施例如图1所示：所述倾斜测量装置包括底座平台1，所述底座平台1上固定悬挂支架6和位移测量单元，所述悬挂支架6上悬挂竖直摆摆体2，所述位移测量单元包括一个或一个以上的激光干涉仪4，所述激光干涉仪4用于测量竖直摆摆体2发生的位移。

本发明的倾斜测量装置在使用时，将底座平台1放置于待测量的洞体或钻孔内，一般使得底座平台处于水平放置状态，所述竖直摆摆体2悬挂于悬挂支架6下方，竖直摆摆体2由于重力作用，保持垂直状态，当底座平台1产生倾斜变化时，竖直摆摆体2由于重力作用，仍然保持垂直状态，就会相对固定于底座平台的位移测量单元的激光干涉仪4产生位移，激光干涉仪4测量竖直摆摆体2发生的位移，结合竖直摆摆体2的摆长等参数，即可计算出底座平台1的倾斜角度。

在本发明的一类实施例中，所述位移测量单元可以包括两个或两个以上的激光干涉仪，所述两个或两个以上激光干涉仪相对于底座平台处于同一水平位置。当选用两个激光干涉仪时，即如图1所示的激光干涉仪4和激光干涉仪5，激光干涉仪4和激光干涉仪5相对于底座平台1处于同一水平位置；当选用两个以上激光干涉仪时，将其他激光干涉仪与激光干涉仪4和激光干涉仪5设置为统一水平位置即可。采用同一水平位置的两个或两个以上的激光干涉仪时，可以同时用多个激光干涉仪对竖直摆摆体2进行多方位、多角度的位移测量，从而计算出底座平台1多个方向上的倾斜角度。

为了实现更好的测量精度和测量效果，本发明的倾斜测量装置的位移测量单元还可以包括两个或两个以上的激光干涉仪，所述两个或两个以上激光干涉仪相对于底座平台处于不同水平位置，从而从不同水平位置对竖直摆摆体的位移进行测量并计算出倾斜角度，并采用数学方法去掉偏离正常值的干扰数据，从而实现更准确、精度更高的测量效果。

在本发明的一类实施例中，所述位移测量单元包括四个或四个以上的激光干涉仪，所述四个或四个以上激光干涉仪相对于底座平台处于不同水平位置，且每个水平位置至少有两个激光干涉仪。即每个水平位置设置至少两个激光干涉仪以测量至少两个方向上的倾斜角度，且至少同时从两个水平位置进行测量，以通过数学方法进行平均值计算，从而实现更高精度的测量效果。

在本发明的一类实施例中，所述倾斜测量装置还包括平台调平单元，所述平台调平单元包括一个或一个以上的步进电机。如图1所示，在本发明的一个实施例中，平台调平单元包括步进电机7和步进电机8，步进电机7和步进电机8可以使底座平台1产生两个垂直方向上的倾斜变化，从而实现对底座平台1的调平，使得底座平台1处于水平状态，更有利于倾斜角度的测量。

在本发明的一类实施例中，所述激光干涉仪包括激光发射接收头和信号处理驱动器。所述激光发射接收头通过激光对竖直摆摆体的位移进行测量，所述信号处理驱动器对测量到的数据进行处理，得出准确的倾斜角度。

所述信号处理驱动器还可单独安装放置，无须于放置在底座平台上。

在本发明的一类实施例中，所述悬挂支架通过“十”字铰链悬挂竖直摆摆体，所述位移测量单元包括两个或两个以上的激光干涉仪。在一个实施例中，如图2所示，所述悬挂支架6通过“十”字铰链3悬挂竖直摆摆体2，所述位移测量单元包括两个激光干涉仪，即激光干涉仪4和激光干涉仪5。通过“十”字铰链3使得竖直摆摆体2可以向任意方向摆动且不易产生转动，实现更好的测量效果。

在本发明的一类实施例中，所述两个或两个以上的激光干涉仪中至少有两个激光干涉仪的测量方向在相对于底座平台的同一水平面内互相垂直。此类测量方向垂直的设置可以更好地实现位移测量与倾斜角度计算，实现更优的测量效果。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种倾斜测量装置，包括底座平台，所述底座平台上固定悬挂支架和位移测量单元，所述悬挂支架上悬挂竖直摆摆体，所述位移测量单元包括一个或一个以上的激光干涉仪，所述激光干涉仪用于测量竖直摆摆体发生的位移。本发明的倾斜测量装置，通过采用皮米级的激光干涉仪，实现更高精度，更大动态范围的倾斜测量，而且避免了电容式测量仪的相互干扰问题，可以实现同一时刻的多方位测量，提高测量精度和准确度。

技术研发人员：李涛;董云开;吴立恒;熊玉珍;陈征;李宏
受保护的技术使用者：中国地震局地壳应力研究所
技术研发日：2018.08.23
技术公布日：2018.11.06