监测装置及施工监测组件的制作方法

本发明涉及信号监测领域，具体而言，涉及一种监测装置及施工监测组件。

背景技术：

在开挖基坑过程中，为了防止基坑塌陷，会在基坑中架设横撑以巩固基坑的边沿。相邻两个横撑之间通过桩连接。随着基坑的开挖，或因现场爆破施工，可能导致桩发生倾斜，桩与横撑的连接处就会产生缝隙，当桩倾斜到某一值或桩与横撑之间的缝隙逐渐扩到某一值，桩就不能起到连接横撑的作用，从而存在桩倾倒或横撑掉落的风险，当基坑边沿还没有稳固时还可能造成基坑边沿塌陷，这对在基坑中施工的人员的生命安全造成很大的威胁。

因此，当桩与横撑的连接处出现缝隙时，有必要监测桩的倾角及桩与横撑之间的缝隙的变化情况。

现有的监测装置，如测缝计只能监测缝隙的变化情况，不能监测物体的倾角变化。需要监测物体的倾角变化还需额外设置倾角监测装置。这不仅增加监测装置的个数，还增加了传感器的布置时间。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种监测装置及施工监测组件，以解决现有技术中监测装置功能单一、适用范围窄的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种监测装置，包括：倾角传感器、位移传感器及连接基座，倾角传感器通过连接基座与位移传感器连接。其中，倾角传感器设置在需要监测倾角的第一物体上，位移传感器设置在第二物体上，以监测第一物体与第二物体之间的相对位移。

进一步地，位移传感器相对于连接基座的位置可移动地设置。

进一步地，位移传感器沿连接基座的周向滑动。

进一步地，连接基座上开设有环形凹槽，环形凹槽内设置有用于与位移传感器连接的至少一个连接件，连接件能够沿环形凹槽滑动，位移传感器为一个或多个，当位移传感器为多个时，多个连接件与多个位移传感器一一对应设置。

进一步地，连接基座的周向设置有角度刻度部。

进一步地，环形凹槽上还设置有用于将连接基座固定到第一物体上的第一固定件。

进一步地，监测装置还包括支撑件，支撑件设置在连接基座上以支撑倾角传感器。

进一步地，支撑件包括多根支撑杆，倾角传感器通过支撑杆固定在连接基座上。

进一步地，倾角传感器包括第一壳体、传压部及监测部，第一壳体设置在连接基座上，第一壳体的腔体内设置有施压部；传压部的两端分别与施压部和监测部接触，以将施压部施加的压力传递到监测部上。其中，当第一物体的倾角发生变化时，施压部施加到传压部的压力也会相应发生变化，监测部通过监测压力的变化以监测第一物体的倾角变化。

进一步地，腔体的上下两端分别通过柔性封堵件封堵以形成一段密闭空间，密闭空间内填充有液体，液体与位于下方的柔性封堵件形成施压部，且柔性封堵件的背离液体的一侧与传压部连接。

进一步地，监测部包括：位于传压部下方的第一悬臂梁，第一悬臂梁设置在第一壳体上，传压部对第一悬臂梁施压；第一应力光栅，设置在第一悬臂梁的上表面；第二应力光栅，设置在第一悬臂梁的下表面。

进一步地，位移传感器包括：固定基座；第二壳体，第二壳体设置在固定基座上，且第二壳体的两端分别开设有第一过孔与第二过孔；连接杆，连接杆的第一端与连接基座连接，连接杆的第二端穿过第二壳体的第一过孔；弹簧，弹簧的第一端与连接杆的第二端连接；第二悬臂梁，第二悬臂梁的第一端固定在第二壳体的内壁上，第二悬臂梁的第二端与弹簧的第二端连接，第二悬臂梁在弹簧的拉力作用下弯曲；第三应力光栅，设置在第二悬臂梁上，以监测第二悬臂梁的形变；光纤，光纤的第一端穿过第二壳体的第二过孔并与第三应力光栅连接，光纤的第二端与光纤光栅解调仪连接。

进一步地，固定基座上设置有用于将固定基座固定到第二物体上的第二固定件。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种施工监测组件，包括：至少一根横梁，横梁架设在基坑的上边沿；至少一根桩，桩的底端支撑在基坑的底部，桩的顶部与横梁连接；监测装置，监测装置是上述的监测装置，监测装置的倾角传感器设置在桩上，监测装置的位移传感器设置在横梁上，以监测横梁与桩之间的缝隙变化情况。

应用本发明的技术方案，进行监测时，将倾角传感器连同连接基座设置在需要监测倾角的第一物体上以监测第一物体的倾角变化，位移传感器设置在第二物体上，结合连接基座以监测第一物体与第二物体之间相对位移。通过倾角传感器、连接基座与位移传感器的结合，该监测装置可以同时监测物体倾角的变化和两物体之间的相对位移，从而丰富了监测装置的功能，扩大了适用范围。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的监测装置及施工监测组件的实施例的示意图；

图2示出了图1中的监测装置的实施例的结构示意图；

图3示出了图2中的监测装置的部分结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、倾角传感器；12、第一壳体；121、过线孔；13、液体；14、柔性封堵件；15、第一悬臂梁；16、第一应力光栅；17、第二应力光栅；20、位移传感器；21、固定基座；211、第二固定件；22、第二壳体；23、连接杆；24、弹簧；25、第二悬臂梁；26、第三应力光栅；27、光纤；30、连接基座；31、环形凹槽；32、连接件；33、第一固定件；34、支撑杆；1、横梁；2、桩。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了解决现有技术中的监测装置功能单一的问题，本发明提供了一种可以同时监测倾角和位移变化的监测装置以及使用该监测装置的施工监测组件。

如图1所示，施工监测组件包括至少一根横梁1、至少一根桩2和监测装置，横梁1架设在基坑的上边沿，桩2的底端支撑在基坑的底部，桩2的顶部与横梁1连接，监测装置是下述的监测装置，监测装置的倾角传感器10设置在桩2上，监测装置的位移传感器20设置在横撑上，以监测横撑与桩2之间的缝隙变化情况。通过该施工监测组件可以间接监测基坑边沿的稳定性。

如图1和图2所示，该监测装置包括倾角传感器10、位移传感器20和连接基座30，倾角传感器10通过连接基座30与位移传感器20连接。进行监测时，将倾角传感器10连同连接基座30设置在需要监测倾角的第一物体上以监测第一物体的倾角变化，位移传感器20设置在第二物体上，结合连接基座30以监测第一物体与第二物体之间的相对位移。通过倾角传感器10、连接基座30与位移传感器20的结合，该监测装置可以同时监测物体倾角的变化和两物体之间的相对位移，从而丰富了监测装置的功能，扩大了适用范围。

在本实施例中，在监测基坑的稳定性时，将倾角传感器10连同连接基座30设置在桩上，位移传感器20设置在横撑上，倾角传感器10用以监测桩的倾角变化，位移传感器20结合连接基座30监测桩与横撑之间的缝隙的变化，这样就可以同时监测桩的倾角及桩与横撑之间的缝隙的变化情况。

可选的，位移传感器20相对于连接基座30的位置可移动地设置。考虑桩与多个横撑连接的情况，此时不同方向上的横撑因桩的倾斜与桩之间的缝隙的大小有所不同，当需要监测不同方向的缝隙变化时，需要设置多个位移传感器20进行多方位的监测，以提高监测装置的监测准确性和可靠性。

可选的，位移传感器20沿连接基座30的周向能够滑动。由于连接基座30设置在桩上，也就是说，位移传感器20可以监测相不同方向上的横撑与桩之间的缝隙的变化。

为了实现上述的位移传感器20能够沿连接基座30的周向滑动，连接基座30上开设有环形凹槽31。环形凹槽31内设置有用于与位移传感器20连接的至少一个连接件32，连接件32能够沿环形凹槽31滑动，位移传感器20为一个或多个，当位移传感器20为多个时，多个连接件32与多个位移传感器20一一对应设置。前面已经提到，可将位移传感器20设置在与桩之间的缝隙变化最大的那个横撑上，当难以确定多个横撑与桩之间的多条缝隙中哪条缝隙变化最大或需要同时监测多个横撑与桩之间的缝隙变化时，可在多个横撑上分别设置位移传感器20，以监测多条缝隙的变化，从而提高安全度。在本实施例中，连接件32可为卡扣固定螺丝，通过卡扣固定螺丝将位移传感器20连接到连接基座30上，卡扣固定螺丝卡接在环形凹槽31的边缘并能沿其周向滑动。

进一步地，连接基座30的周向设置有角度刻度部，这样可以知道各位移传感器20相对连接基座30的方向，进而知道各位移传感器20所在的横撑相对于桩的方向，从而便于对不同方向的缝隙进行监测。

环形凹槽31上还设置有用于将连接基座30固定到第一物体上的第一固定件33。在本实施例中，环形凹槽31中开设有多个固定螺孔，螺钉穿过固定螺孔从而将连接基座30固定在桩上。

如图2所示，监测装置还包括支撑件，支撑件设置在连接基座30上以支撑倾角传感器10。其中，支撑件包括多根支撑杆34，倾角传感器10通过支撑杆34固定在连接基座30上。具体而言，在本实施例中，三根支撑杆34沿倾角传感器10的周向均匀分布在连接基座30上，且三根支撑杆34的一端聚拢并与倾角传感器10的一端连接，三根支撑杆34的另一端固定在环形凹槽上，通过三根支撑杆34拉住倾角传感器10从而使倾角传感器10与连接基座30保持垂直。

作为一种可选的实施方式，也可在连接基座30上的中心位置处开设用于插入至少部分倾角传感器10的固定孔，具体地，固定孔可为螺纹孔，可在倾角传感器10上设置螺纹连接部，通过螺纹连接部与螺纹孔配合以固定倾角传感器10。

如图3所示，倾角传感器10包括第一壳体12、传压部和监测部。第一壳体12设置在连接基座30上，第一壳体12的腔体内设置有施压部；传压部的两端分别与施压部和监测部接触，以将施压部施加的压力传递到监测部上。当第一物体的倾角发生变化时，施压部施加到传压部的压力也会相应发生变化，监测部通过监测压力的变化以监测第一物体的倾角变化。例如，在监测桩的倾角变化时，随着桩的倾角变化，施压部施加到传压部的压力也会相应发生改变，这样，监测部监测到的压力的变化就能反应桩的倾角变化。

具体而言，第一壳体12的下部具有过线孔121，该过线孔用于将第一壳体12内的线路引出。

可选的，腔体的上下两端分别通过柔性封堵件14封堵以形成一段密闭空间，密闭空间内填充有液体13，液体13与位于下方的柔性封堵件14形成施压部，且柔性封堵件14的背离液体13的一侧与传压部连接。在本实施例中，柔性封堵件14为膜片，液体13为液压油，传压部为与膜片连接的传压杆。监测桩的倾角变化时，先将倾角传感器10垂直设置到连接基座30上，此时，位于腔体下端的膜片应受到液压油的压力而产生形变，且此时膜片的形变量最大，膜片下凹而带动与其连接的传压杆下移而抵推监测部，监测部能监测到其所受到的抵推力。将倾角传感器10连同连接基座30固定到桩的顶部，若桩没有倾斜，膜片的形变量就不会有变化，监测部监测到的抵推力也就没有变化；若桩有倾斜且倾角处于变化中，则液压油在腔体内的有效长度也会产生改变，液压油对膜片的压力也会相应改变，膜片的形变量就也相应改变，传压杆对监测部的抵推力也就会相应改变，最终监测部监测到的所受抵推力的变化。至于桩的变化与监测部所受抵推力的变化的关系可通过物理学关系得出。

监测部包括位于传压部下方的第一悬臂梁15，第一应力光栅16和第二应力光栅17。第一悬臂梁15设置在第一壳体12上，传压部对第一悬臂梁15施压；第一应力光栅16和第二应力光栅17分别设置在第一悬臂梁15的上、下表面。如前面所述，桩的倾角发生变化，传压部的下移量也会相应改变，第一悬臂梁15受到传压部的抵推力会弯曲变形，且随着抵推力的变化第一悬臂梁15的弯曲量也会相应发生变化。位于第一悬臂梁15的上、下表面的第一应力光栅16和第二应力光栅17的因所受外力变化而引起中心波长的变化，也即波长漂移。通过监测第一应力光栅16和第二应力光栅17的变化情况就可监测桩的倾角变化情况。

然而，由于引起光栅波长漂移的因素除了力的变化还有温度的变化，在第一悬臂梁15的上、下表面的相对位置分别设置第一应力光栅16、第二应力光栅17就可以消除温度变化对光栅波长的影响。

位移传感器20包括固定基座21、第二壳体22、连接杆23、弹簧24、第二悬臂梁25、第三应力光栅26及光纤27。第二壳体22设置在固定基座21上，且第二壳体22的两端分别开设有第一过孔与第二过孔；连接杆23的第一端与连接基座30连接，连接杆23的第二端穿过第二壳体22的第一过孔；弹簧24的第一端与连接杆23的第二端连接；第二悬臂梁25的第一端固定在第二壳体22的内壁上，第二悬臂梁25的第二端与弹簧24的第二端连接，第二悬臂梁25在弹簧24的拉力作用下弯曲；第三应力光栅26设置在第二悬臂梁25上，以监测第二悬臂梁25的形变；光纤27的第一端穿过第二壳体22的第二过孔并与第三应力光栅26连接，光纤27的第二端与光纤光栅解调仪连接。

监测桩与横撑之间的缝隙时，将倾角传感器10连同连接基座30固定到桩上，将位移传感器20的固定基座21固定到横撑上，与连接基座30连接的连接杆23对弹簧24施加拉力，使与弹簧24连接的第二悬臂梁25产生弯曲，此时设置在第二悬臂梁25上的第三应力光栅26的受到外力作用。当桩与横撑之间的缝隙产生变化时，连接杆23对弹簧24的拉力发生改变，进而使与弹簧24连接的第二悬臂梁25的弯曲量改变，从而使第三应力光栅26所受的外力发生变化而引起波长漂移，通过光纤光栅解调仪监测第三应力光栅26的波长漂移情况就能知道桩与横撑之间的缝隙变化。

需要注意的是，第三应力光栅26的波长也会因温度变化而有所变化，第一应力光栅和第二应力光栅通过差动式温度补偿的同时可以测得环境温度，可以剔除第三应力光栅因温度变化引起的误差，从而提高了监测精度。在本实施例中，可将第一应力光栅16、第二应力光栅17与第三应力光栅26串联后再与光纤27连接。为了保护光纤27，处于第二壳体22外部的光纤27采用凯装光纤。

可选的，固定基座21上设置有用于将固定基座21固定到第二物体上的第二固定件211。第二固定件211可为固定螺孔与螺钉。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

进行监测时，将倾角传感器10连同连接基座30设置在需要监测倾角的第一物体上以监测第一物体的倾角变化，位移传感器20设置在第二物体上，结合连接基座30以监测第一物体与第二物体之间距离的变化。通过倾角传感器10、连接基座30与位移传感器20的结合，该监测装置可以同时监测物体倾角的变化和两物体之间的相对位移，从而丰富了监测装置的功能，扩大了适用范围。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。