CN107957231B - 一种地质类磁传动位移检测器及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种地质类磁传动位移检测器及检测方法，属于地质监测技术领域，包括设置在外壳本体内部的磁体滑动组件，和设置在外壳本体端部的速度传感器；磁体滑动组件在外壳本体中滑动；磁体滑动组件安装在第一磁抗体与第二磁抗体的中间，设为初始状态；并且第一磁抗体和与滑动磁体的相对面磁极相反，第二磁抗体与滑动磁铁的相对面磁极相反，滑动磁体悬浮地设置在第一磁抗体和第二磁抗体之间。本发明的优点在于对滑动磁体速度时间积分求解整个传感器的位移，可以检测细微位移；自我为参考；具有自润滑特性；壳体抽真空；有效减少外界磁场对其干扰；直接检测其滑动磁体速度，无需采用电压/速度转换。

Description

一种地质类磁传动位移检测器及检测方法

技术领域

本发明涉及一种地质类磁传动位移检测器及检测方法，属于地质监测技术领域。

背景技术

目前对于地质类位移监测主要有以下三种种监测方式：其一、拉绳测位移；其二、激光反射测位移；其三、基于卫星导航定位的RTK测量。所述的三种监测方式需要建立一个基准参照点，通过测量基准参照点和被测量点的相对位移，并且要求基准站地质的绝对稳定。

具体对目前地质类位移监测的缺陷论述如下，通常采用的方法有以下几种方式：其一：在可能发生地质类病害边界区域安装拉绳类传感器，传感器分别安装在位移端和稳定端，当发生相对位移时，拉动传感器的拉绳，传感器电子计算单元根据拉绳的长度计算出位移的大小，此方法需要对位移区域做出精准的预计，并且稳定端必须绝对的可靠，确切的说此种方法更适合对已经发生了病害的地方做持续的观测，以确认病害是否继续扩大，其量程有限，精度低；其二：激光发射测位移，需要安装激光发生器端和反射端，其原理是根据激光反射回来的角度计算位移的大小，其要求发射端和反射端分别安装在不同的位置，发射端要求地质条件稳定，如果反射端发生大位移激光不能有效反射的话，整个测量数据就无法正常采集。其三：RTK测量需要高精准的RTK接收设备，并且需要专业人员才能完成操作，并且需要在相应的观测点修建牢固的观测墩，成本高。

本发明的目的在于提供一种地质类磁传动位移检测器及检测方法，具体提供一种自我参考、无需外界参照系的位移检测方法，应用于地质类位移监测，比如滑坡、泥石流、地面或地基沉降等，从而克服现有技术的不足。

本发明通过以下技术方案实现，包括设置在外壳本体内部的磁体滑动组件，和设置在外壳本体端部的速度传感器，速度传感器与数据传输线连接；所述的磁体滑动组件包括套设在滑动磁体外侧的环形外衬；外壳本体为圆筒形结构，所述的外壳本体的侧壁包括由外至内设置的壳体、屏蔽罩与内衬三层结构，所述的外壳本体还包括设置在壳体两个端面内壁的第一磁抗体、第二磁抗体；

环形外衬的外壁还具有均布的半圆柱型突起结构，减少磁体滑动组件与内衬的摩擦阻力，具有支撑作用；

磁体滑动组件在内衬中滑动；磁体滑动组件安装在第一磁抗体与第二磁抗体的中间，设为初始状态；并且第一磁抗体和与滑动磁体的相对面磁极相反，第二磁抗体与滑动磁体的相对面磁极相反，滑动磁体悬浮地设置在第一磁抗体和第二磁抗体之间。

外壳本体为全密封结构，其工业防护等级为IP68。

外壳本体内抽真空，减少磁体滑动组件在往返运动时所产生的空气阻力。

所述的内衬和环形外衬为具有自润滑作用的铁氟龙或者UPE材料制造，减小磁体滑动组件在往返运动中的摩擦力。

还包括三轴结构的数据处理单元，沿X、Y、Z轴设置的的三个外壳本体与数据处理单元连接，数据处理单元的顶部与数据传输线连接，可以同时检测空间垂直坐标X、Y、Z轴的位移。

本发明还包括以下检测方法：

步骤1，将外壳本体安装在被检测体上；

步骤2，当被检测体发生位移时，外壳本体一同发生位移，安装在外壳本体内的磁体滑动组件在第一磁抗体或第二磁抗体的磁场推力下一起发生位移，而另一端的第二磁抗体或第一磁抗体会给磁体滑动组件一个反向的磁场阻力，磁体滑动组件在第一、第二磁抗体的相互作用下，沿内衬在滑动磁体的初始位置两侧做往返运动；

步骤3，当被检测体位移停止时，滑动磁体经过往返运动之后，最终在第一、第二磁抗体的作用力下达到平衡位置；安装在壳体上的速度传感器发射检测磁体滑动组件的往返速度信号，并通过内置积分电路，对磁体滑动组件进行速度和时间积分运算，最终解算出磁体滑动组件的位移；速度传感器采用非接触式检测方式检测速度；

步骤4，对速度信号积分一次可得到位移值：

其中v(t)是连续时域速率波形；s(t)是连续位移波形。

本发明的优点在于，1、对滑动磁体速度时间积分求解整个传感器的位移，可以检测细微位移，并通过内部的存储电路，可以对位移变化的持续记录，对历史数据进行分析；2、自我为参考，无需外界基准目标；3、为非接触式位移传感器；4、第一磁抗体、第二磁抗体安装在壳体两个端面的内壁，并且与滑动磁体的相对面磁极相反；5、环形外衬以及内衬采用铁氟龙或者UPE制造，具有自润滑特性；6、环形外衬的半圆形突起结构具有很好的支撑作用；7、壳体抽真空，可以有效减少空气对滑动磁体组件的阻力，检测速度的准确性更高；8、外壳本体为壳体、屏蔽罩、内衬三层结构设计，可以有效减少外界磁场对其干扰；9、本发明直接检测其滑动磁体速度，无需采用电压/速度转换。

附图说明

图1为本发明的结构图。

图2为本发明的剖视图。

图3为滑动磁体截面示意图。

图4为速度与时间波形图。

图5为位移与时间积分图。

图6为三轴结构示意图。

图7为三轴结构剖视图。

实施方式

本发明的技术原理在于，与现有专利CN201210536634《磁悬浮检波器》，以及现有专利CN201010523740《一种磁悬浮电磁感应检波器相比较》，本发明有以下改进：1、本发明直接检测其滑动磁体速度，无需采用电压/速度转换；2、本发明增加了屏蔽罩，可以有效减少外界磁场对其干扰；3、本发明增加内衬，内衬材料具有自润滑特性的;4、滑动磁体外增加外衬，外衬材料具有自润滑特性；5、本发明内部抽真空，可以有效减少空气对滑动磁体组件的阻力，检测速度的准确性更高。

下面结合附图1至5对本发明的优选实施例作进一步说明，包括设置在外壳本体100内部的磁体滑动组件200，和设置在外壳本体100端部的非接触式传感器，即速度传感器6，速度传感器6与数据传输线300连接；所述的磁体滑动组件200包括套设在滑动磁体8外侧的环形外衬7；外壳本体100为圆筒形结构，所述的外壳本体100的侧壁包括由外至内设置的壳体1、屏蔽罩2与内衬3三层结构，可以有效减少外界磁场对其干扰；所述的外壳本体100还包括设置在壳体1两个端面内壁的第一磁抗体4、第二磁抗体5；

环形外衬7的外壁还具有均布的半圆柱型突起结构71，减少磁体滑动组件200与内衬3的摩擦阻力，具有很好的支撑作用；

磁体滑动组件200在内衬3中滑动；磁体滑动组件200安装在第一磁抗体4与第二磁抗体5的中间，设为初始状态；并且第一磁抗体4和与滑动磁体8的相对面磁极相反，第二磁抗体5与滑动磁体8的相对面磁极相反，滑动磁体8悬浮地设置在第一磁抗体4和第二磁抗体5之间。

外壳本体100为全密封结构，其工业防护等级为IP68。

外壳本体100内抽真空，可有效减少磁体滑动组件200在往返运动时所产生的空气阻力，检测速度的准确性更高。

所述的内衬3和环形外衬7为具有自润滑作用的铁氟龙或者UPE材料制造，减小磁体滑动组件200在往返运动中的摩擦力。

本发明还包括以下检测方法：

步骤1，将外壳本体100安装在被检测体上；

步骤2，当被检测体发生位移时，外壳本体100一同发生位移，安装在外壳本体100内的磁体滑动组件200在第一磁抗体4或第二磁抗体5的磁场推力下一起发生位移，而另一端的第二磁抗体5或第一磁抗体4会给磁体滑动组件200一个反向的磁场阻力，磁体滑动组件200在第一、第二磁抗体4、5的相互作用下，沿内衬3在滑动磁体8的初始位置两侧做往返运动；

步骤3，当被检测体位移停止时，滑动磁体8经过往返运动之后，最终在第一、第二磁抗体4、5的作用力下达到平衡位置；安装在壳体1上的速度传感器6发射检测磁体滑动组件200的往返速度信号，并通过内置积分电路，对磁体滑动组件200进行速度和时间积分运算，最终解算出磁体滑动组件200的位移；速度传感器6采用非接触式检测方式检测速度，自我为参考，无需外界基准目标；

步骤4，对速度信号积分一次可得到位移值，其中速度与时间波形如图4所示：

其中v(t)是连续时域速率波形；s(t)是连续位移波形，位移与时间积分如图5所示，对滑动磁体8的速度时间积分求解整个传感器的位移，可以检测细微位移，并通过内部的存储电路，可以对位移变化的持续记录，对历史数据进行分析。

三轴结构如图6、7所示，还包括三轴结构的数据处理单元400，沿X、Y、Z轴设置的三个外壳本体100与数据处理单元400连接，数据处理单元400的顶部与数据传输线300连接，可以同时检测空间垂直坐标X、Y、Z轴的位移。

Claims (2)

1.一种地质类磁传动位移检测器，其特征在于：

包括设置在外壳本体（100）内部的磁体滑动组件（200），和设置在外壳本体（100）端部的速度传感器（6）；速度传感器（6）与数据传输线（300）连接；

所述的磁体滑动组件（200）包括套设在滑动磁体（8）外侧的环形外衬（7）；外壳本体（100）为圆筒形结构，所述的外壳本体（100）的侧壁包括由外至内设置的壳体（1）、屏蔽罩（2）与内衬（3）三层结构，所述的外壳本体（100）还包括设置在壳体（1）两个端面内壁的第一磁抗体（4）、第二磁抗体（5）；

环形外衬（7）的外壁还具有均布的半圆柱型突起结构（71），减少磁体滑动组件（200）与内衬（3）的摩擦阻力，具有支撑作用；

磁体滑动组件（200）在内衬（3）中滑动；磁体滑动组件（200）安装在第一磁抗体（4）与第二磁抗体（5）的中间，设为初始状态；并且第一磁抗体（4）和与滑动磁体（8）的相对面磁极相反，第二磁抗体（5）与滑动磁体（8）的相对面磁极相反，滑动磁体（8）悬浮地设置在第一磁抗体（4）和第二磁抗体（5）之间；

外壳本体（100）为全密封结构，其工业防护等级为IP68；外壳本体（100）内抽真空，减少磁体滑动组件（200）在往返运动时所产生的空气阻力；

内衬（3）和环形外衬（7）为具有自润滑作用的铁氟龙或者UPE材料制造，减小磁体滑动组件（200）在往返运动中的摩擦力；

还包括三轴结构的数据处理单元（400），沿X、Y、Z轴设置的三个外壳本体（100）与数据处理单元（400）连接，数据处理单元（400）的顶部与数据传输线（300）连接，可以同时检测空间垂直坐标X、Y、Z轴的位移。

2.一种地质类磁传动位移检测方法，其特征在于根据权利要求1所述的磁传动位移检测器，还包括以下检测方法：

步骤1，将外壳本体（100）安装在被检测体上；

步骤2，当被检测体发生位移时，外壳本体（100）一同发生位移，安装在外壳本体（100）内的磁体滑动组件（200）在第一磁抗体（4）或第二磁抗体（5）的磁场推力下一起发生位移，而另一端的第二磁抗体（5）或第一磁抗体（4）会给磁体滑动组件（200）一个反向的磁场阻力，磁体滑动组件（200）在第一、第二磁抗体（4、5）的相互作用下，沿内衬（3）在滑动磁体（8）的初始位置两侧做往返运动；

步骤3，当被检测体位移停止时，滑动磁体（8）经过往返运动之后，最终在第一、第二磁抗体（4、5）的作用力下达到平衡位置；安装在壳体（1）上的速度传感器（6）发射检测磁体滑动组件（200）的往返速度信号，并通过内置积分电路，对磁体滑动组件（200）进行速度和时间积分运算，最终解算出磁体滑动组件（200）的位移；速度传感器（6）采用非接触式检测方式检测速度；

步骤4，对速度信号积分一次可得到位移值：

；

其中v(t)是连续时域速率波形；s(t)是连续位移波形。