经磁场控制电路与缠绕在电磁铁上的磁场发生线圈连接，相邻集成传感器单元的子485总线驱动电路之间通过485总线连接。
[0026]集成传感器单元具体如图2所示，并表明两个相邻集成传感器间的关系，左边的虚线框内包含地下变形(位移)测量集成传感器的全部电路与器件，右边的局部虚线内仅表示出地下变形(位移)测量集成传感器的电磁铁、磁场控制电路、测斜电路。
[0027]如图2所示，单片机读取测斜集成电路和霍尔芯片的输出电压，并通过485总线传给地面的集中处理装置；在地面的集中处理装置，通过485总线发送信号，使上下相邻的集成传感器单元两两依次受控制，实现从地下深部到地面的岩土变形(位移)测量。
[0028]如图3所示，集中处理装置A包括主单片机、主485总线驱动电路和通讯模块；主单片机分别与主485总线驱动电路和通讯模块连接，主485总线驱动电路经485总线与集成传感器单元连接。通讯模块包括GPRS通讯电路和USB接口驱动电路。集中处理装置A通过485总线向多个集成传感器单元发出控制信号。
[0029]本实用新型中，一部分集成传感器单元放在可能发生变形的被测岩土 D，一部分集成传感器单元放在稳定基岩层E。多个集成传感器单元中至少一个集成传感器单元置于稳定基岩层E。
[0030]本实用新型将集成传感器串接后放入岩土体中，当岩土体发生变形时，上下相邻的两个集成传感器间发生变形的物理表征是集成传感器间相对水平位移和集成传感器轴线夹角变化。
[0031]本实用新型是将通过485总线控制集成传感器串中的从m个集成传感器从上到下，发磁力线、测磁电压、测斜，并将各量数据通过485总线收集，两两相连的集成传感器间通过485总线实现信息传递和控制。测量时，由一个集成传感器控制电磁铁发出磁场，另一个集成传感器的霍尔效应电路接收磁场，磁场的强弱反应了两个集成传感器间的间距；而测斜电路测出集成传感器与地球垂线的倾斜角，两个集成传感器倾斜角的差就是两个集成传感器的夹角。根据霍尔效应电路测得的反映集成传感器水平间距的磁电压和两个集成传感器间的夹角，可知从上到下两两集成传感器间的变形，从而获得整个集成传感器串的变形(位移)情况。如先控制第m个集成传感器单元进行测斜、电磁铁通电发出磁场，再控制(m-1)集成传感器单元进行测磁电压、测斜，A将读取m、(m-1)的测量数据，算出m、(m-1)间的夹角，再根据测量模型得出m与(m-Ι)的水平间距、倾斜等变形数据；完成后A将依次控制(m-Ι)与(m-2)，……，直至最后一个集成传感器单元全部测完。测得的数据将在上位机以表格和图像显示，并长期保存。
[0032]、本实用新型的具体测量实施过程如下:
[0033]如图1所示，主要由集中处理装置、地下变形(位移)测量集成传感器串组成，从下而上依次是由2?m个结构相同的由测磁和测斜的集成传感器单元通过485总线串接而成，其中第m个集成传感器单元与集中处理装置A通过485总线连接，且至少最上面的集成传感器必须放入稳定的基岩层，整个由集成传感器构成的测量串封装在厚度仅1_的热缩软橡塑管内。
[0034]由2-m个集成传感器单元上下串叠成串，有两根电源线和两根通讯线实现从地面到地下的工作电源提供、数据传输和测量控制通讯，成串的集成传感器单元外部由1_厚的热缩管包裹。
[0035]实际实物外形为圆柱形，约直径为5cm、高为8cm。其结构是在壁厚4mm的工程塑料管内，分别在管的上、下端部离管口边沿10mm处放置两块圆形电路板，在上端部的一块圆形电路板上装有电磁铁、磁场控制电路等，在下端部的一块圆形电路板上装有单片机、MEMS测斜电路、霍尔效应测磁电路、A/D转换电路、485总线驱动电路、稳压电路等。上下两块圆形电路板上的器件、电路，均由在下端部的单片机集中控制处理。
[0036]集成传感器串中两两紧连的集成传感器间的夹角和间距由测斜和测磁实现，集成传感器串的外皮是柔软的热缩管，当地下岩土运动时，集成传感器串可以随着岩土任意的运动，而测出的两两集成传感器间的夹角和间距反映出地下岩土体的变形。
[0037]因集成传感器串中每个集成传感器10cm高，并由薄软的热缩管将一个个集成传感器包裹成串，集成传感器测得的数据通过485总线传送到地面，这样集成传感器串可以随地下岩土的推挤，与岩土一起变形(即变形量与岩土变形量一样)，不论怎样变形集成传感器串都能测出岩土的变形情况，并且测量过程不需要人工干预。
【主权项】
1.一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，其特征在于:包括集中处理装置(A)和多个结构相同的集成传感器单元，多个集成传感器单元下上依次串叠连接构成测量串并封装在热缩软橡塑管内，热缩软橡塑管垂直放入地下岩土体内，集中处理装置(A)与各个集成传感器单元之间通过485串口依次连接。2.根据权利要求1所述的一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，其特征在于:所述的集成传感器单元包含子单片机、包含有测斜MEMS芯片的测斜MEMS电路、包含有霍尔测磁芯片的霍尔效应测磁电路、磁场发生线圈及其电磁铁、磁场控制电路、子485总线驱动电路和A/D转换电路；子单片机分别与测斜MEMS电路、霍尔效应测磁电路、子485总线驱动电路和A/D转换电路，测斜MEMS电路和霍尔效应测磁电路分别进行测斜和测磁，子单片机经磁场控制电路与缠绕在电磁铁上的磁场发生线圈连接，相邻集成传感器单元的子485总线驱动电路之间通过485总线连接。3.根据权利要求1所述的一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，其特征在于:所述的集中处理装置(A)包括主单片机、主485总线驱动电路和通讯模块；主单片机分别与主485总线驱动电路和通讯模块连接，主485总线驱动电路经485总线与集成传感器单元连接。4.根据权利要求3所述的一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，其特征在于:所述的通讯模块包括GPRS通讯电路和USB接口驱动电路。5.根据权利要求1所述的一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置，其特征在于:所述的多个集成传感器单元中至少一个集成传感器单元置于稳定基岩层(E )。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于测斜和霍尔效应的地下变形测量装置。多个集成传感器单元下上依次串叠连接构成测量串并封装在热缩软橡塑管内，并放入地下岩土体，集中处理装置与各个集成传感器单元之间通过485串口依次连接；通过测斜MEMS电路测出集成传感器单元自身相对于地心垂线的倾斜角，通过霍尔效应测磁电路测出相邻集成传感器单元发出磁场的磁感应强度，根据测量模型得出相邻两个集成传感器单元之间的相对位移和每个集成传感器单元的倾斜角，从而获得岩土体地下的变形情况。本实用新型不需要进行人工测量，能自动实时连续的测量监测，测量准确，能真实反映地下岩土的变形情况，不会出现无法测量的情况，可实现自动化测量。
【IPC分类】G01B7/02, G01B7/16
【公开号】CN205002729
【申请号】CN201520777801
【发明人】李哲昀, 沈岳坤, 芮振杰
【申请人】杭州职业技术学院
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月9日