CN108507530A - 一种远程测量位移的高精度测量装置及方法 - Google Patents

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檀永刚
张哲�
王骞
黄才良
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潘盛山
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Abstract

本发明属于测量技术领域，涉及一种远程测量位移的高精度测量装置及方法。将目标测量靶安装在建筑结构上，目标测量靶是一个带有小孔的透镜组；激光光源的激光束通过目标测量靶的小孔和透镜组并在远处经聚焦镜头投射到投影屏上；当建筑结构发生位移时，建筑结构上安装的目标测量靶也发生相同的位移，则激光束通过小孔时的方向发生偏转，再投射到投影屏时的偏转距离被放大；在投影屏处设有CCD感光模块，将光信号转换成电信号，记录光斑的坐标变化量，再根据激光光源到达目标测量靶的距离以及目标测量靶到投影屏的距离，得出建筑结构实际的位移量。本发明可以进行远距离的长期光测，能够达到0.01mm～0.1mm的精度。

Description

一种远程测量位移的高精度测量装置及方法
技术领域
本发明属于测量技术领域，涉及到位移或变形的测量技术，特别涉及一种远程测量位移的高精度测量装置及方法。
背景技术
在土木工程结构中，经常需要监测结构的位移或变形。常用的监测仪器有：全站仪、高精度水准仪、GPS系统、电阻式位移计、激光位移计、百分表、千分表等。其中全站仪、高精度水准仪、GPS系统等仪器可以进行远距离的测量，但是能够达到的精度通常是只有5mm左右，虽然高精度水准仪理论上可以精确的0.2mm，但是如果进行长期监测，会因为操作人员每次架设测量仪器的偶然误差超过0.2mm而无法保证长期监测的精度。电阻式位移计、激光位移计、百分表、千分表等仪器仪表的测量精度很高，可以达到0.001～0.01mm，但是这些设备只能做近距离测量相对位移或变形，例如某桥梁或建筑结构发生基础沉降，则附近的地基土都会随之下沉，仅测量相对位移是不能准确地反应基础的实际沉降量的。
发明内容
本发明提出了远程测量位移的高精度测量方法，能够实现在远处固定点进行长期观测，又能够达到超过传统的远程测量仪器的测量精度。
本发明的技术方案：
一种远程测量位移的高精度测量装置，包括激光光源1、目标测量靶2、聚焦镜头3和投影屏4；目标测量靶2固定于建筑结构5上，其为一个带有小孔的透镜组；激光光源1位于目标测量靶2的一侧，聚焦镜头3和投影屏4位于目标测量靶2的另一侧；激光光源1、目标测量靶2和聚焦镜头3的中心轴处于同一水平线处。
所述的投影屏4处设有CCD感光模块。
一种远程测量位移的高精度测量方法，步骤如下：
将目标测量靶2安装在建筑结构5上，目标测量靶2是一个带有小孔的透镜组；激光光源1位于目标测量靶2的一侧，聚焦镜头3和投影屏4位于目标测量靶2的另一侧；激光光源1的激光束通过目标测量靶2的小孔和透镜组并在远处经聚焦镜头3投射到投影屏4上；当建筑结构5发生位移时，建筑结构5上安装的目标测量靶2也发生相同的位移，则激光束通过小孔时的方向发生偏转，再投射到投影屏4时的偏转距离被放大；在投影屏4处设有CCD感光模块，将光信号转换成电信号，记录光斑的坐标变化量，再根据激光光源1到达目标测量靶2的距离以及目标测量靶2到投影屏4的距离，得出建筑结构5实际的位移量。
本发明的效果和益处是：
1)可以进行远程测量，当建筑结构发生沉降时，其附近的地面也会有一定程度的沉降，因此无法找到附近地面的不动点，而本发明可以将不动点设在建筑结构沉降影响区以外的地方进行远程观测。
2)由于本发明可以将建筑结构的微小位移放大后进行测量，因此提高了测量的精度，可以精确到0.01mm～0.1mm。
3)激光光源、目标测量靶、投影屏均可以长期固定，从而消除人工安装仪器设备产生的误差。
附图说明
图1一种远程测量位移的高精度测量方法的示意图。
图中：1激光光源；2目标测量靶；3聚焦镜头；4投影屏；5建筑结构。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
某连续梁桥跨径为40m+40m+40m+40m+40m，宽25m。在该距离桥墩附近15m处修建地铁，采用明挖法施工，需要精确地监测地铁施工对桥墩的影响。
具体测量的方法是：在地铁施工影响区以外设置激光光源1、聚焦镜头3、投影屏4，目标测量靶2安装在需要观测的可能发生沉降的桥墩上，桥墩到投影屏4的距离大于4倍的桥墩到激光光源1的距离，如果需要更高的精度可以采用5倍以上的距离。当桥墩发生沉降时，激光束通过小孔时的方向将发生偏转，再投射到投影屏时的偏转距离将被放大。投影屏处的CCD感光模块将光信号转换成电信号，记录光斑的坐标变化量，再根据激光光源1到达桥墩目标测量靶2的距离以及桥墩目标测量靶2到投影屏4的距离关系，计算出桥墩实际的位移量。

Claims (3)

1.一种远程测量位移的高精度测量装置，其特征在于，所述的高精度测量装置包括激光光源(1)、目标测量靶(2)、聚焦镜头(3)和投影屏(4)；目标测量靶(2)固定于建筑结构(5)上，其为一个带有小孔的透镜组；激光光源(1)位于目标测量靶(2)的一侧，聚焦镜头(3)和投影屏(4)位于目标测量靶(2)的另一侧；激光光源(1)、目标测量靶(2)和聚焦镜头(3)的中心轴处于同一水平线处。
2.根据根据权利要求1所述的高精度测量装置，其特征在于，所述的投影屏(4)处设有CCD感光模块。
3.一种远程测量位移的高精度测量方法，其特征在于，步骤如下：
将目标测量靶(2)安装在建筑结构(5)上，目标测量靶(2)是一个带有小孔的透镜组；激光光源(1)位于目标测量靶(2)的一侧，聚焦镜头(3)和投影屏(4)位于目标测量靶(2)的另一侧；安装时，激光光源(1)、目标测量靶(2)和聚焦镜头(3)的中心轴处于同一水平线处；激光光源(1)的激光束通过目标测量靶(2)的小孔和透镜组在远处经聚焦镜头(3)投射到投影屏(4)上；当建筑结构(5)发生位移时，建筑结构(5)上安装的目标测量靶(2)也发生相同的位移，则激光束通过小孔时的方向发生偏转，再投射到投影屏(4)时的偏转距离被放大；在投影屏(4)处设有CCD感光模块，将光信号转换成电信号，记录光斑的坐标变化量，再根据激光光源(1)到达目标测量靶(2)的距离以及目标测量靶(2)到投影屏(4)的距离，得出建筑结构(5)实际的位移量。
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