專利名稱：基于大尺寸線陣ccd激光位移檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種地表沉降變形測(cè)量的大尺寸線陣CCD激光位移裝置，屬于激光光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在變形測(cè)量中，大地測(cè)量方法是一種最直觀的方法，主要用于地表的變形測(cè)量。所謂沉降觀測(cè)，就是定期地測(cè)量變形量工作點(diǎn)的高程變化情況，根據(jù)各點(diǎn)的高差變化，計(jì)算地表的沉降量。目前常用水準(zhǔn)測(cè)量方法進(jìn)行沉降變形測(cè)量，但這種方法由于儀器操作復(fù)雜，受人為因素影響極大，經(jīng)驗(yàn)不足者常導(dǎo)致測(cè)量精度不夠，而且每次只可對(duì)一個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量；人眼讀數(shù)，手工記錄，效率很低，即使經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)熟練的工作人員，進(jìn)行這樣的測(cè)量也是十分繁雜的工作。而且，這種人工測(cè)量的方法受天氣條件的影響很大，耗時(shí)長(zhǎng)，不易過多取樣從而得到更詳細(xì)的沉降數(shù)據(jù)。最近的一項(xiàng)專利技術(shù)為“差動(dòng)式光纖Bragg光柵沉降儀”，該專利為中華人民共和國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局認(rèn)證，專利號(hào)為=ZL 200620019599.4。但差動(dòng)式光纖Bragg光柵沉降儀具有以下缺點(diǎn)1、測(cè)量基準(zhǔn)與待測(cè)點(diǎn)相近(距離為1 2m量級(jí))，會(huì)受到待測(cè)點(diǎn)環(huán)境變化的影響； 2、上述技術(shù)不易實(shí)現(xiàn)更多的采樣測(cè)量點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)；3、每一測(cè)量點(diǎn)都需要至少2根光纖連接至光纖光柵分析儀，對(duì)使用環(huán)境有一定的局限。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)易受檢測(cè)環(huán)境和人為因素影響，檢測(cè)可靠性低，使用靈活性差，無法遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題。該基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置利用遠(yuǎn)距離水平激光光束的穩(wěn)定性提供可靠準(zhǔn)確的基準(zhǔn)，采用無線傳輸技術(shù)增加使用儀器的靈活和便捷，克服了人為因素的影響，增強(qiáng)了適應(yīng)苛刻工作條件的能力。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下用于地表沉降變形測(cè)量的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，包括設(shè)置于支撐平臺(tái)上的激光掃平裝置、接收數(shù)據(jù)終端和至少一個(gè)安裝在支撐座架上的線陣CCD檢測(cè)單元；所述線陣CCD檢測(cè)單元分別設(shè)置于不同的檢測(cè)位點(diǎn)，線陣CCD檢測(cè)單元上設(shè)置有用于將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至接收數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述線陣CCD檢測(cè)單元距離激光掃平裝置之間的距離為0 20米。上述激光掃平裝置是可形成一束可360°回轉(zhuǎn)的水平面內(nèi)可見激光束的激光掃平儀。上述接收數(shù)據(jù)終端一般為可進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)的手持PDA單元。上述支撐座架的高度可調(diào)。上述CXD檢測(cè)單元的像元尺寸大小以小于0. 007mmX0. 007mm為佳。[0014]本實(shí)用新型由于采用水平激光光束配合多個(gè)線陣CCD檢測(cè)單元來測(cè)量沉降量，用無線傳輸技術(shù)解決通信局限，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)頻率為1 2Hz，檢測(cè)數(shù)據(jù)的周期為30 60s，可以滿足工程實(shí)時(shí)檢測(cè)的要求。2.檢測(cè)的可靠性由于激光掃平裝置提供了可靠且準(zhǔn)確的基準(zhǔn)，線陣CCD檢測(cè)單元的分辨率為0. 007mm，如此高的分辨率以及測(cè)量數(shù)據(jù)由儀器自動(dòng)顯示，避免了人為讀數(shù)的誤差，因此，保證了檢測(cè)的可靠性。3.使用的靈活性由于本實(shí)用新型的各功能器件是分立組成，可自行選取檢測(cè)點(diǎn)，提高了對(duì)使用條件的適應(yīng)能力。4.遠(yuǎn)程監(jiān)控在本實(shí)用新型中，線陣C⑶檢測(cè)單元與手持PDA之間通過無線傳輸模塊相互通信。無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了條件，也提高了本實(shí)用新型在各種苛刻條件下工作的適應(yīng)能力。

附圖1為本實(shí)用新型示意圖；附圖2為本實(shí)用新型工作示意圖；附圖3為本實(shí)用新型中手持PDA的顯示示意圖1 ；附圖4為本實(shí)用新型中手持PDA的顯示示意圖2 ；附圖5為本實(shí)用新型中手持PDA的顯示示意圖3 ；圖中1-線陣C⑶檢測(cè)單元，2-激光光束在空間位置的掃描軌跡，3-支撐座架， 4-路面，5-檢測(cè)點(diǎn)位，6-激光掃平儀，7支撐平臺(tái)$為地表至激光光束空間軌跡的距離，h 為地表沉降量。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的用于地表沉降變形測(cè)量的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，其包括設(shè)置于支撐平臺(tái)7上的激光掃平裝置，激光掃平裝置是用于形成一束可360°回轉(zhuǎn)的水平面內(nèi)可見激光束的激光掃平儀6 ；還包括接收數(shù)據(jù)終端和至少一個(gè)安裝在支撐座架3上的線陣CCD檢測(cè)單元1，接收數(shù)據(jù)終端一般為可進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)的手持PDA單元，支撐座架3的高度一般可調(diào)，線陣CDD檢測(cè)單元原則上可以根據(jù)檢測(cè)需求擴(kuò)展至無數(shù)個(gè)；線陣CCD檢測(cè)單元分別設(shè)置于不同的檢測(cè)位點(diǎn)5，線陣CCD檢測(cè)單元1上設(shè)置有用于將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至接收數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)傳輸模塊；線陣CCD檢測(cè)單元1距離激光掃平裝置之間的距離為0 20米。使用時(shí)，選取一處地基穩(wěn)定且不受待測(cè)路段影響的平臺(tái)(該地點(diǎn)可以距離待測(cè)量點(diǎn)20米及以內(nèi))，用來安裝固定激光掃平裝置，多個(gè)線陣CCD檢測(cè)單元可以根據(jù)需要自行安放在多個(gè)待測(cè)地點(diǎn)并進(jìn)行固定。工作時(shí)，激光掃平裝置形成一束可360°回轉(zhuǎn)的水平面內(nèi)可見激光束；依次掃描線陣CCD檢測(cè)單元(如附圖1所示)，當(dāng)線陣CCD檢測(cè)單元隨著地表變形而上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，空間位置固定不變的激光光束就會(huì)照射在線陣CCD的不同位置(如附圖 2所示)，從而可以得到線陣CCD檢測(cè)單元隨著地表變形而產(chǎn)生的位移量。因此，可以得到地表的變形的大小及方向。隨后，數(shù)據(jù)將通過線陣CCD檢測(cè)單元的無線模塊傳輸給接收數(shù)據(jù)終端手持PDA單元，PDA單元將數(shù)據(jù)自動(dòng)顯示并存儲(chǔ)起來。多個(gè)線陣CCD檢測(cè)單元1分別安裝固定在支撐座架3上，支撐座架3要求高度可調(diào)，在工作時(shí)高度要求保持固定不變。激光掃平儀6需要安裝在一臺(tái)支撐平臺(tái)7上，該平臺(tái)要求不受檢測(cè)點(diǎn)環(huán)境影響，并要求平臺(tái)處地基穩(wěn)定不變或變化很小，這樣才能滿足在工作時(shí)，激光光束在空間位置的掃描軌跡②保持固定，從而提供可靠且準(zhǔn)確的基準(zhǔn)。線陣CCD檢測(cè)單元測(cè)量原理如附圖2所示當(dāng)路面4沒有發(fā)生沉降變化時(shí)，路面 4與激光光束在空間位置的掃描軌跡2的高度為a ；當(dāng)路面4發(fā)生沉降變化時(shí)，路面4帶動(dòng)支撐座架3和線陣CCD檢測(cè)單元1 一起相對(duì)于激光光束在空間位置的掃描軌跡2做升降變化，若路面4發(fā)生沉降的變化量為h，則路面4與激光光束在空間位置的掃描軌跡2的高度變?yōu)閍+h ；線陣CXD檢測(cè)單元1相對(duì)于激光光束在空間位置的掃描軌跡2運(yùn)動(dòng)變化了 h，所示其可以直接檢測(cè)到地表升降變化的量。具體安裝過程為第一步安放激光掃平裝置在待測(cè)路段的一定距離(20米及以內(nèi))處，尋找到地基穩(wěn)定不變或變化很小，不受檢測(cè)點(diǎn)環(huán)境影響的地點(diǎn)支起一臺(tái)支撐平臺(tái)7，將激光掃平儀固定其上并調(diào)整調(diào)平螺母使激光光束水平掃描；第二步安放CXD檢測(cè)單元在待測(cè)路段中選擇幾處點(diǎn)作為檢測(cè)點(diǎn)，在各檢測(cè)點(diǎn)上各安裝一座架，將CCD檢測(cè)單元分別固定在座架上；選擇檢測(cè)點(diǎn)的注意事項(xiàng)必須保證檢測(cè)點(diǎn)處能夠被激光光束照射到。第三步工作過程1、打開手持PDA單元PDA單元在各信息欄中，將顯示“無信號(hào)”，數(shù)據(jù)欄中為“+00. 00” ；如附圖3所示；2、打開各個(gè)C⑶檢測(cè)單元PDA單元相應(yīng)的信息欄中，將無顯示；數(shù)據(jù)欄中為“+00. 00” ；如附圖4所示；當(dāng)無激光照射到光窗時(shí)，數(shù)字欄中的顯示數(shù)字，將出現(xiàn)閃爍。3、打開激光器將“調(diào)速旋鈕”調(diào)至最大，此時(shí)，激光光束將依次掃描各個(gè)CXD檢測(cè)單元，PDA單元將只顯示數(shù)據(jù)欄中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)“ χ χ X. χ X ” ；如附圖5所示；4、記錄并存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型與“差動(dòng)式光纖Bragg光柵沉降儀”都是通過對(duì)沉降墩的沉降量的檢測(cè)進(jìn)而檢測(cè)出地表的沉降量；但使用的技術(shù)十分不同。本實(shí)用新型是通過對(duì)與地表固定的線陣CCD接收基準(zhǔn)激光束進(jìn)行多點(diǎn)位檢測(cè)，進(jìn)而得到地表的沉降量。差動(dòng)式光纖Bragg光柵沉降儀的缺點(diǎn)在本實(shí)用新型中得到了很好的解決1、在本實(shí)用新型中，測(cè)量基準(zhǔn)選在了距離待測(cè)點(diǎn)相當(dāng)長(zhǎng)(20米左右)的一處穩(wěn)定的平臺(tái)上，不易受到待測(cè)點(diǎn)處環(huán)境基礎(chǔ)的影響； 2、本實(shí)用新型采用了多個(gè)線陣CCD檢測(cè)單元和座架相配合的技術(shù)，可在待測(cè)地表平面上任意測(cè)量點(diǎn)位安放線陣CCD檢測(cè)單元，原則上可以無限擴(kuò)充測(cè)量點(diǎn)位；3、本實(shí)用新型采用抗干擾無線傳輸技術(shù)使得測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸不再受電纜之類的限制，提高了對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)能力；4、本實(shí)用新型采用手持PDA進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)，并可與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；5、本實(shí)用新型沉降量程可達(dá)70mm。
權(quán)利要求1.基于大尺寸線陣C⑶激光位移檢測(cè)裝置，包括設(shè)置于支撐平臺(tái)上的激光掃平裝置， 其特征在于還包括接收數(shù)據(jù)終端和至少一個(gè)安裝在支撐座架上的CCD檢測(cè)單元；所述CCD 檢測(cè)單元分別設(shè)置于不同的檢測(cè)位點(diǎn)，CCD檢測(cè)單元上設(shè)置有用于將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至接收數(shù)據(jù)終端的數(shù)據(jù)傳輸模塊；所述CCD檢測(cè)單元距離激光掃平裝置之間的距離為0 20米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，其特征在于所述激光掃平裝置是用于形成一束360°回轉(zhuǎn)的水平面內(nèi)可見激光束的激光掃平儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，其特征在于 所述接收數(shù)據(jù)終端是進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和存儲(chǔ)的手持PDA單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，其特征在于所述支撐座架是高度可調(diào)的支撐座架。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，其特征在于所述 CCD檢測(cè)單元的像元尺寸小于0. 007mmX0. 007mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置，主要解決了現(xiàn)有技術(shù)易受檢測(cè)環(huán)境和人為因素影響，檢測(cè)可靠性低，使用靈活性差，無法遠(yuǎn)程監(jiān)控的問題。該基于大尺寸線陣CCD激光位移檢測(cè)裝置是由激光掃平裝置、多個(gè)CCD檢測(cè)單元、手持PDA單元、支撐腳架組成，利用遠(yuǎn)距離水平激光光束的穩(wěn)定性提供可靠準(zhǔn)確的基準(zhǔn)，采用無線傳輸技術(shù)增加使用儀器的靈活和便捷，克服了人為因素的影響，增強(qiáng)了適應(yīng)苛刻工作條件的能力。
文檔編號(hào)G01C5/00GK201993089SQ20112008562
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月28日
發(fā)明者常何民, 朱輝, 李華 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所