本实用新型是一种用于注浆高度监测的测量装置，主要用于水泥浆液注浆高度的监测，也可用于其它非透明液体的注浆高度监测。
背景技术：
在一些大型工程中，需要使用水泥浆进行注浆，为指导工程施工，需要采用技术手段对注浆高度进行监测。由于注浆施工周期较长，先注入的浆液可能会发生水化反应，导致浆液状态发生变化，接触式的液位测量方法无法适用。此外，为避免对回填段结构造成较大影响，测量装置体积应尽可能小，因此，一般采用超声法和电极法进行测量。由于超声波具有发散性，超声波束直径随着距离增大，为避免固体填充物对测量造成干扰，需要加装较粗的导波管。导波管在回填施工时易受到填充物挤压、碰撞导致倾斜、变形，造成声波在管壁发生反射，导致测量数据错误，因而可靠性较差，对回填施工要求高。电极法只能进行非连续监测，一般用作超声液位计盲区补充。激光测距传感器具有测量精度高、测量速度快、方向性好、发散角小、设备结构简单等优点，在同等测量距离下，盲区远小于超声传感器，是一种比较理想的非接触式测量方法。激光发散角小，光斑可以指示测点，无需导波管，不会对回填施工造成干扰。
技术实现要素：
实用新型目的：本实用新型的目的是提供一种基于激光测距原理的，用于注浆高度监测的测量装置。
技术方案：由激光测距传感器、数据通讯转换电路、电源模块和上位机有线配接构成；电源模块电连接激光测距传感器和数据通讯转换电路给激光测距传感器和数据通讯转换电路供电，激光测距传感器集成有RS-485接口，激光测距传感器依次通过RS-485接口、RS-485总线、RS-485至RS-232转换模块及RS-485总线电连接上位机，激光测距传感器为采用红色波段激光的测距传感器并安装在阻尼云台调平装置上，在阻尼云台调平装置上安装着加装万向水平仪。
本实用新型原理是利用激光测距传感器发射激光束，激光遇到水泥浆液面发生反射，反射光由传感器接收并与参考信号进行比较获取反射光的相位延迟，从而计算光的传播时间，进而换算成距离。如图1所示，该装置由激光测距传感器、RS-485至RS-232数据通讯转换电路、电源模块和上位机组成。为简化测量系统结构，减少线缆数量，提高系统抗干扰能力，增强系统可靠性，在激光测距传感器上集成RS-485接口，通过屏蔽双绞线组成传感器网络。电源模块为传感器和通讯转换电路供电，采用PC作为上位机，上位机和传感器之间通过Modbus RTU协议进行数据通讯。上位机测量软件采用LabVIEW开发，采用轮询的方式对各传感器发送命令，接收返回的数据，完成各测点传感器和工程参数设置，测量数据处理、显示和记录。测距传感器基于相位式测距原理，结构简单，测量精度达到毫米级；传感器采用红色波段激光，光束尺寸小，可实时指示测点；传感器采用可编程放大器对回光信号进行放大，可以自动调整回光信号强度，适用于不同反射率的测量对象。通讯转换电路采用光隔离的RS232、485互转模块，内置看门狗定时器，提高其恶劣环境下的工作可靠性。PC机和传感器之间的通讯采用Modbus RTU协议，通过CRC（循环冗余校验）方式进行校验，可有效提高数据传输可靠性。
为保证测量准确性，必须保证传感器垂直与测量对象。在传感器装配紧凑式阻尼云台调平装置，加装万向水平仪，可迅速准确将传感器调平。
有益效果：本实用新型利用激光测距原理实现了注浆高度测量，相比于传统的超声监测系统而言，测量精度更高，速度更快，盲区更小，结构更加简单，传感器尺寸更小。红色激光光束可以指示测点，避免回填时堵塞测量通道。可实现多注浆段分布式测量。传感器装配双向水平仪的紧凑式阻尼云台，安装调试简便，可以提高施工效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型的一种具体实施例；
图3为本实用新型通信时的主程序工作流程图；
图4为本实用新型通信时的数据处理程序流程图。
具体实施方式
如图2所示，某工程施工需要对三个注浆段同时进行注浆，需要同时监测各段注浆高度。在各个注浆段分别布置一个激光测距传感器，传感器通过阻尼云台连接到注浆段上部固定杆上，松开云台锁定螺丝，慢慢调整云台角度，使水平面上的万向水平仪上的气泡居于中间位置，然后锁紧云台锁定螺丝。传感器通过屏蔽双绞线组成并行网络，并与协议转换电路连接，如果注浆段之间距离较大或监测点远离施工点导致线缆较长，需要在电缆两端分别并联120欧姆电阻。协议转换为RS-232后，通过串口与上位机机进行连接。PC机与传感器之间通过Modbus RTU协议进行通讯，各传感器通过逻辑地址区分。其工作流程如图3所示。首先进行初始化操作，主要包括设置串口、传感器数量、传感器逻辑地址和各注浆段初始高度设置。初始化完成后，将打开传感器命令、测量模式设置命令依次写入各传感器的寄存器，各模块按照依据逻辑地址区分，命令包括逻辑地址码、功能码、寄存器地址、寄存器数量和CRC校验码。如果出错，根据返回的错误代码识别修正错误，重新写入命令。上述步骤完成后，系统处于待机状态，当写入开始测量命令时，上位机读取数据寄存器的数据，进行处理、显示和存储。当完成测量时，依据逻辑地址依次关闭传感器和串口。图3是主程序工作流程图。
数据处理程序的流程如图4所示。当写入读取测量数据寄存器命令时，正常的响应为包括地址码、功能码、字节数、寄存器内测量数据和CRC检验码的十六进制字符串，首先将测量数据从响应字符串中截取出来，转换为十进制数据。为了避免浆液溅射等情况引起的异常数据干扰，对读取的数据进行了判别处理。当读取的数据大于容器高度时或者数据波动较大时，表明数据异常，显示存储上一次测量值。当测量数据小于容器高度并且两次测量值小于某一阈值时，可判断测量数据正常。
本实用新型技术参数：工作电压：12V，测量范围：5cm～50m，精确度：±1cm，分辨率：1mm，测量频率：1Hz。