CN113847957B - 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法 - Google Patents

基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113847957B
CN113847957B CN202111126448.4A CN202111126448A CN113847957B CN 113847957 B CN113847957 B CN 113847957B CN 202111126448 A CN202111126448 A CN 202111126448A CN 113847957 B CN113847957 B CN 113847957B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
diffraction
landslide
light source
light screen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111126448.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113847957A (zh
Inventor
贾艳昌
姜彤
刘汉东
尹彦礼
宋红克
方东敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North China University of Water Resources and Electric Power
Original Assignee
North China University of Water Resources and Electric Power
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by North China University of Water Resources and Electric Power filed Critical North China University of Water Resources and Electric Power
Priority to CN202111126448.4A priority Critical patent/CN113847957B/zh
Publication of CN113847957A publication Critical patent/CN113847957A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113847957B publication Critical patent/CN113847957B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：a.在边坡内布设衍射光光源和带两条平行狭缝的不透光板，衍射光光线方向正对着狭缝，在滑坡体上方布设光屏；b.调整衍射光光源和光屏的相对位置，使光屏上清晰的观察到水平向的明暗相间条纹；c.当滑坡体向下滑动时，光屏上明暗相间条纹的坐标反向向上/下运动；当滑坡体背离衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体正向或背离衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变大或变小；读取光屏上最亮条纹宽度和最亮条纹中心坐标变化，根据最亮条纹中心坐标变化和最亮条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度。本发明成本低廉、安装简便，具有适用性强的特点。

Description

基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法
技术领域
本发明属于滑坡灾害监测领域，具体地说涉及一种应用于滑坡滑动位移和滑动速度监测的方法，更加具体的说是一种在边坡上布设的激光光源通过不透光板上狭缝在滑坡体上的光屏上产生衍射条纹，根据光屏上衍射条纹位置变化和衍射条纹宽度的变化计算滑坡体滑动位移和滑动速度的新方法。
背景技术
目前国内外滑坡滑动位移监测预警方法和滑动速度监测预警方法已有多种，但基于单缝衍射的滑坡体滑动位移和滑动速度监测的方法未见报道。
我国存在大量的自然边坡和人工边坡，在降雨、震动、开挖等自然或人为因素干扰下容易失稳，滑坡灾害频发。滑坡滑动位移大小和滑动速度大小是滑坡是否稳定最重要的判据。目前国内外滑坡滑动位移和滑动速度监测方法主要有全球卫星定位系统监测方法、遥感雷达监测方法、地基雷达监测方法、三维激光扫描仪衍射监测方法、柔性钻孔测斜仪监测方法、钻孔测斜仪监测方法、基于地磁场监测方法和群测群防等方法。
发明内容
本发明是基于单缝衍射条纹位置变化和衍射条纹宽度变化监测滑坡体滑动位移和滑动速度的新方法。
本发明的目的在于提供基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，在边坡上布设衍射光光源，在衍射光光源和滑坡体之间的边坡上布设带狭缝的不透光板，在滑坡体上布设光屏。衍射光光源发出的光线透过狭缝后发生光色散，色散光投射在光屏上。根据光屏上明暗相间条纹的坐标和最亮条纹宽度变化监测滑坡体滑动速度和滑动的位移。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：
a.安装监测设备：在边坡上布设衍射光光源，在衍射光光源和滑坡体之间的边坡上布设带两条平行狭缝的不透光板，衍射光光线方向正对着狭缝，在滑坡体上方布设光屏；
b.调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹；
c.以光屏中心为原点建立三维坐标系，读取光屏上坐标，光屏水平方向为x轴，反坡向方向为正，沿坡向为负；光屏竖直方向为z轴，竖直向上为正，竖直向下为负；垂直光屏方向为y轴，向光源方向为正，反光源方向为负；
d.当滑坡体向下滑动时，光屏跟着滑坡体向下/上滑动，光屏上明暗相间条纹的坐标反向向上/下运动；当滑坡体背离衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体背离衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变大；当滑坡体向正衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体向衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变小；读取光屏上最亮条纹宽度和最亮条纹中心坐标变化，基于夫琅禾费衍射理论，根据最亮条纹中心坐标变化和最亮条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述衍射光光源为激光光源。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤c，在光屏上设置刻度，能够直观的读取光屏上明暗相间条纹的坐标。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤b，调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，保持明暗相间条纹位于光屏中心。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤d，基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度的计算方法如下，设不透光板上两条狭缝之间距离为P(P<<Fi)，衍射光光源的波长为λ，t0时刻某条纹中心坐标为(x0，z0)，该条纹宽度为ΔL0，不透光板到光屏垂直距离为F0；ti时刻某条纹中心坐标为(xi，zi)，该条纹宽度为ΔLi，不透光板到光屏垂直距离为Fi，根据惠更斯原理计算ti(i＝1，2，3…n)时刻滑坡滑动位移和滑坡滑动速度；
根据惠更斯原理：
明亮条纹中心位置：kFiλ/2P(k＝1，2，3…n)
暗条纹中心位置：(2k-1)Fiλ/2P(k＝1，2，3…n)
明亮/暗条纹宽度：ΔLi＝Fiλ/2P
ti时刻y方向滑动位移为：syi＝2ΔLiP/λ-2ΔL0P/λ
ti-1时刻至ti时刻y方向滑动速度为：vyi＝(2ΔLiP/λ-2ΔLi-1P/λ)/(ti-ti-1)
ti时刻z方向滑动位移为：szi＝zi-z0
ti-1时刻至ti时刻z方向滑动速度为：vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)
ti时刻x方向滑动位移为：sxi＝xi-x0
ti-1时刻至ti时刻x方向滑动速度为：vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)。
采用以上技术方案，本发明有以下技术效果：
本发明在边坡上布设衍射光光源，在衍射光光源和滑坡体之间的边坡上布设带狭缝的不透光板，在滑坡体上布设光屏。衍射光光源发出的光线透过狭缝衍射后发生光色散，色散光投射在光屏上。根据光屏上最亮条纹中心坐标变化和最亮条纹宽度变化监测滑坡体滑动速度和滑动的位移的新方法。本发明成本低廉、安装简便，具有适用性强的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1衍射光路径图。
具体实施方式
实施例1
一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：
a.安装监测设备：在边坡上布设衍射光光源，在衍射光光源和滑坡体之间的边坡上布设带两条平行狭缝的不透光板，衍射光光线方向正对着狭缝，在滑坡体上方布设光屏。
本发明的衍射光光源和不透光板是固定在边坡上，不要伸到滑坡体，而且衍射光光源和不透光板是不动的，在滑坡体上布设光屏，光屏底架是插设在滑坡上，从而使得光屏与光屏底架随滑坡移动。
b.调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹。
为了操作方便，一般衍射光光源，不透光板、光屏均是垂直水平面布设。
c.以光屏中心为原点建立三维坐标系，读取光屏上坐标，光屏水平方向为x轴，反坡向方向为正，沿坡向为负；光屏竖直方向为z轴，竖直向上为正，竖直向下为负；垂直光屏方向为y轴，向光源方向为正，反光源方向为负。
d.当滑坡体向下滑动时，光屏跟着滑坡体向下/上滑动，光屏上明暗相间条纹的坐标反向向上/下运动；当滑坡体背离衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体背离衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变大；当滑坡体向正衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体向衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变小；读取光屏上最亮条纹宽度和最亮条纹中心坐标变化，基于夫琅禾费衍射理论，根据最亮条纹中心坐标变化和最亮条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述衍射光光源为激光光源。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤c，在光屏上设置刻度，能够直观的读取光屏上明暗相间条纹的坐标。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤b，调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，保持明暗相间条纹位于光屏中心。
上述基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，所述步骤d，基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度的计算方法如下，设不透光板上两条狭缝之间距离为P(P<<Fi)，衍射光光源的波长为λ，t0时刻某条纹中心坐标为(x0，z0)，该条纹宽度为ΔL0，不透光板到光屏垂直距离为F0；ti时刻某条纹中心坐标为(xi，zi)，该条纹宽度为ΔLi，不透光板到光屏垂直距离为Fi，根据惠更斯原理计算ti(i＝1，2，3…n)时刻滑坡滑动位移和滑坡滑动速度；
根据惠更斯原理：
明亮条纹中心位置：kFiλ/2P(k＝1，2，3…n)
暗条纹中心位置：(2k-1)Fiλ/2P(k＝1，2，3…n)
明亮/暗条纹宽度：ΔLi＝Fiλ/2P
ti时刻y方向滑动位移为：syi＝2ΔLiP/λ-2ΔL0P/λ
ti-1时刻至ti时刻y方向滑动速度为：vyi＝(2ΔLiP/λ-2ΔLi-1P/λ)/(ti-ti-1)
ti时刻z方向滑动位移为：szi＝zi-z0
ti-1时刻至ti时刻z方向滑动速度为：vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)
ti时刻x方向滑动位移为：sxi＝xi-x0
ti-1时刻至ti时刻x方向滑动速度为：vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)。
实施例2：
一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：
所述步骤a安装监测设备：在滑坡体一侧坡体上安装激光光源，在激光光源前连接一个带有2条平行狭缝的不透光板，狭缝垂直向下且激光光线方向正对着缝隙。在滑坡体上垂直安装一个光屏。
所述步骤b调试设备：调整激光光源、不透光板和光屏的相对位置，激光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直。调整激光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，尽量保持明暗相间条纹位于光屏中心。
所述步骤d中基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度的计算方法如下，设不透光板上两条狭缝之间距离为P(P<<Fi)，激光光源的波长为λ。t0时刻某条纹中心坐标为(x0，z0)，该条纹宽度为ΔL0；ti时刻某条纹中心坐标为(xi，zi)，该条纹宽度为ΔLi，不透光板到光屏垂直距离为Fi。根据惠更斯原理计算ti(i＝1，2，3…n)时刻滑坡滑动位移和滑坡滑动速度。
根据惠更斯原理：
明亮条纹中心位置：kFiλ/2P(k＝1，2，3…n)
暗条纹中心位置：(2k-1)Fiλ/2P(k＝1，2，3…n)
明亮/暗条纹宽度：ΔLi＝Fiλ/2P
ti时刻y方向滑动位移为：syi＝2ΔLiP/λ-2ΔL0P/λ
ti-1时刻至ti时刻y方向滑动速度为：vyi＝(2ΔLiP/λ-2ΔLi-1P/λ)/(ti-ti-1)
ti时刻z方向滑动位移为：szi＝zi-z0
ti-1时刻至ti时刻z方向滑动速度为：vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)
ti时刻x方向滑动位移为：sxi＝xi-x0
ti-1时刻至ti时刻x方向滑动速度为：vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)。
实施例3：
一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：
a.安装监测设备：在滑坡体一侧坡体上安装长春镭锐光电科技有限公司型号为LR-MFJ-1450的1450nm红外半导体激光器，在激光光源前连接一个广州市捷星教学仪器有限公司带有2条平行狭缝的真空镀铬玻璃片，狭缝垂直向下且激光光线方向正对着缝隙。在滑坡体上垂直安装一个泰州钰杰教学设备有限公司的白色光屏。
b.调试设备：调整红外半导体激光器、真空镀铬玻璃片和白色光屏的相对位置，红外半导体激光器、真空镀铬玻璃片和白色光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直。调整红外半导体激光器与不透光板、真空镀铬玻璃片与白色光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，尽量保持明暗相间条纹位于光屏中心。
c.建立三维坐标系：以白色光屏中心为原点建立三维坐标系并在光屏上设置刻度。白色光屏水平方向为x轴，反坡向方向为正，沿坡向为负；光屏竖直方向为z轴，竖直向上为正，竖直向下为负；垂直光屏方向为y轴，向光源方向为正，反光源方向为负。其中两条狭缝之间距离P＝0.01mm，激光光源的波长为λ＝1450nm，间条纹的中心坐标为(x0＝2.5mm，z0＝2.5mm)，中间条纹宽度为ΔL0＝3.6mm。
d.读取监测数据并计算：每间隔1天读取一次白色光屏上中间纹宽度和中间条纹中心坐标，共读取5次。第1天末中间条纹中心坐标为(2.6mm，2.6mm)，中间条纹宽度为3.7mm；第2天末中间条纹中心坐标为(2.6mm，2.8mm)，中间条纹宽度为3.7mm；第3天末中间条纹中心坐标为(2.7mm，2.9mm)，中间条纹宽度为3.8mm；第4天末中间条纹中心坐标为(2.8mm，3.0mm)，中间条纹宽度为3.8mm；第5天末中间条纹中心坐标为(3.0mm，3.3mm)，中间条纹宽度为3.8mm。基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度。
根据公式syi＝2ΔLiF/λ-2ΔL0F/λ，5天y方向位移分别为：(1d，13.8mm)，(2d，13.8mm)，(3d，27.6mm)，(4d，27.6mm)，(5d，27.6mm)。
根据公式vyi＝(2ΔLiF/λ-2ΔLi-1F/λ)/(ti-ti-1)，5天y方向滑动速度为：(1d，13.8mm/d)，(2d，0mm/d)，(3d，13.8mm/d)，(4d，0mm/d)，(5d，0mm/d)。
根据公式szi＝zi-z0，5天z方向位移分别为：(1d，0.1mm)，(2d，0.3mm)，(3d，0.4mm)，(4d，0.5mm)，(5d，0.8mm)。
根据公式vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)，5天z方向滑动速度为：(1d，0.1mm/d)，(2d，0.2mm/d)，(3d，0.1mm/d)，(4d，0.1mm/d)，(5d，0.3mm/d)。
根据公式sxi＝xi-x0，5天x方向位移分别为：(1d，0.1mm)，(2d，0.1mm)，(3d，0.2mm)，(4d，0.3mm)，(5d，0.5mm)。
根据公式vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)，5天x方向滑动速度为：(1d，0.1mm/d)，(2d，0mm/d)，(3d，0.1mm/d)，(4d，0.1mm/d)，(5d，0.2mm/d)。
实施例4
一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，包括以下步骤：
a.安装监测设备：在滑坡体一侧坡体上安装长春镭锐光电科技有限公司型号为LR-MFJ-1450的1450nm红外半导体激光器，在激光光源前连接一个广州市捷星教学仪器有限公司带有2条平行狭缝的真空镀铬玻璃片，狭缝垂直向下且激光光线方向正对着缝隙。在滑坡体上垂直安装一个泰州钰杰教学设备有限公司的白色光屏。
b.调试设备：调整红外半导体激光器、真空镀铬玻璃片和白色光屏的相对位置，红外半导体激光器、真空镀铬玻璃片和白色光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直。调整红外半导体激光器与不透光板、真空镀铬玻璃片与白色光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，尽量保持明暗相间条纹位于光屏中心。
c.建立三维坐标系：以白色光屏中心为原点建立三维坐标系并在光屏上设置刻度。白色光屏水平方向为x轴，反坡向方向为正，沿坡向为负；光屏竖直方向为z轴，竖直向上为正，竖直向下为负；垂直光屏方向为y轴，向光源方向为正，反光源方向为负。其中两条狭缝之间距离F＝0.15mm，激光光源的波长为λ＝1450nm，中间条纹的中心坐标为(x0＝1.2mm，z0＝1.3mm)，中间条纹宽度为ΔL0＝4.8mm。
d.读取监测数据并计算：每间隔1周读取一次白色光屏上中间纹宽度和中间条纹中心坐标，共读取5次。第1周末中间条纹中心坐标为(1.6mm，1.8mm)，中间条纹宽度为4.9mm；第2周末中间条纹中心坐标为(2.0mm，2.1mm)，中间条纹宽度为4.9mm；第3周末中间条纹中心坐标为(2.7mm，2.9mm)，中间条纹宽度为4.9mm；第4周末中间条纹中心坐标为(2.9mm，3.0mm)，中间条纹宽度为5.0mm；第5周末中间条纹中心坐标为(3.2mm，3.5mm)，中间条纹宽度为5.0mm。基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度。
根据公式syi＝2ΔLiF/λ-2ΔL0F/λ，5周y方向位移分别为：(1m，20.7mm)，(2m，20.7mm)，(3m，20.7mm)，(4m，41.4mm)，(5m，41.4mm)。
根据公式vyi＝(2ΔLiF/λ-2ΔLi-1F/λ)/(ti-ti-1)，5周y方向滑动速度为：(1m，20.7mm/m)，(2m，0mm/m)，(3m，0mm/m)，(4m，20.7mm/m)，(5m，0mm/m)。
根据公式szi＝zi-z0，5周z方向位移分别为：(1m，0.5mm)，(2m，0.8mm)，(3m，1.6mm)，(4m，1.7mm)，(5m，2.2mm)。
根据公式vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)，5周z方向滑动速度为：(1m，0.5mm/m)，(2m，0.3mm/m)，(3m，0.8mm/m)，(4m，0.1mm/m)，(5m，0.5mm/m)。
根据公式sxi＝xi-x0，5周x方向位移分别为：(1m，0.4mm)，(2m，0.8mm)，(3m，1.5mm)，(4m，1.7mm)，(5m，2.0mm)。
根据公式vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)，5周x方向滑动速度为：(1m，0.4mm/m)，(2m，0.4mm/m)，(3m，0.7mm/m)，(4m，0.2mm/m)，(5m，0.3mm/m)。
本发明的技术方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.安装监测设备：在边坡上布设衍射光光源，在衍射光光源和滑坡体之间的边坡上布设带两条平行狭缝的不透光板，衍射光光线方向正对着狭缝，在滑坡体上方布设光屏；
b.调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹；
c.以光屏中心为原点建立三维坐标系，读取光屏上坐标，光屏水平方向为x轴，反坡向方向为正，沿坡向为负；光屏竖直方向为z轴，竖直向上为正，竖直向下为负；垂直光屏方向为y轴，向光源方向为正，反光源方向为负；
d.当滑坡体向下滑动时，光屏跟着滑坡体向下滑动，光屏上明暗相间条纹的坐标反向向上运动；当滑坡体背离衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体背离衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变大；当滑坡体向正衍射光光源水平向滑动时，光屏跟着滑坡体向衍射光光源水平向滑动，光屏上明暗相间条纹的条纹宽度变小；读取光屏上最亮条纹宽度和最亮条纹中心坐标变化，基于夫琅禾费衍射理论，根据最亮条纹中心坐标变化和最亮条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度；
基于惠更斯原理，根据条纹中心坐标变化和条纹宽度的变化计算滑坡滑动位移和滑动速度的计算方法如下，设不透光板上两条狭缝之间距离为P(P<<Fi)，衍射光光源的波长为λ，t0时刻某条纹中心坐标为(x0，z0)，该条纹宽度为ΔL0，不透光板到光屏垂直距离为F0；ti时刻某条纹中心坐标为(xi，zi)，该条纹宽度为ΔLi，不透光板到光屏垂直距离为Fi，根据惠更斯原理计算ti(i＝1，2，3…n)时刻滑坡滑动位移和滑坡滑动速度；
根据惠更斯原理：
明亮条纹中心位置：kFiλ/2P(k＝1，2，3…n)
暗条纹中心位置：(2k-1)Fiλ/2P(k＝1，2，3…n)
明亮/暗条纹宽度：ΔLi＝Fiλ/2P
ti时刻y方向滑动位移为：syi＝2ΔLiP/λ-2ΔL0P/λ
ti-1时刻至ti时刻y方向滑动速度为：vyi＝(2ΔLiP/λ-2ΔLi-1P/λ)/(ti-ti-1)
ti时刻z方向滑动位移为：szi＝zi-z0
ti-1时刻至ti时刻z方向滑动速度为：vzi＝(zi-zi-1)/(ti-ti-1)
ti时刻x方向滑动位移为：sxi＝xi-x0
ti-1时刻至ti时刻x方向滑动速度为：vxi＝(xi-xi-1)/(ti-ti-1)。
2.根据权利要求1所述的基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，其特征在于，所述衍射光光源为激光光源。
3.根据权利要求1所述的基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，其特征在于，所述步骤c，在光屏上设置刻度，能够直观的读取光屏上明暗相间条纹的坐标。
4.根据权利要求1所述的基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法，其特征在于，所述步骤b，调整衍射光光源和光屏的相对位置：调整衍射光光源、不透光板和光屏的相对位置，衍射光光源、不透光板和光屏位于一条直线上，该直线与滑坡滑动方向垂直，调整衍射光光源与不透光板、不透光板与光屏之间间距，使光屏上能够清晰观察到等宽度的矩形明暗相间条纹，保持明暗相间条纹位于光屏中心。
CN202111126448.4A 2021-09-23 2021-09-23 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法 Active CN113847957B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111126448.4A CN113847957B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111126448.4A CN113847957B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113847957A CN113847957A (zh) 2021-12-28
CN113847957B true CN113847957B (zh) 2023-11-03

Family

ID=78980073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111126448.4A Active CN113847957B (zh) 2021-09-23 2021-09-23 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113847957B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002116062A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Ricoh Co Ltd 光学式変位検出装置
JP2005207807A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Ricoh Co Ltd 可動物体の変位量と変位速度の測定方法及び測定装置
CN101608905A (zh) * 2009-07-21 2009-12-23 清华大学 一种微裂纹微小张开位移的测量方法
CN103970362A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 广州三星通信技术研究有限公司 利用光学干涉或衍射原理的触摸装置及其触摸检测方法
CN104930977A (zh) * 2015-07-09 2015-09-23 成都华量传感器有限公司 一种位移测量方法及系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002116062A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Ricoh Co Ltd 光学式変位検出装置
JP2005207807A (ja) * 2004-01-21 2005-08-04 Ricoh Co Ltd 可動物体の変位量と変位速度の測定方法及び測定装置
CN101608905A (zh) * 2009-07-21 2009-12-23 清华大学 一种微裂纹微小张开位移的测量方法
CN103970362A (zh) * 2013-01-31 2014-08-06 广州三星通信技术研究有限公司 利用光学干涉或衍射原理的触摸装置及其触摸检测方法
CN104930977A (zh) * 2015-07-09 2015-09-23 成都华量传感器有限公司 一种位移测量方法及系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
边坡表面变形的双目视觉监测及预警方法研究;何松晟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库电子期刊（工程科技Ⅱ辑）》(第2期);第A011-712页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113847957A (zh) 2021-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104373129B (zh) 一种盾构隧道拱顶沉降监测装置
AU2017294920B2 (en) System and method for measuring a track
CN103419812B (zh) 一种基于摄像及卫星及惯性测量组合的铁轨路基沉降测量的方法
CN104390632A (zh) 一种全站仪视准线法水平位移观测台及其使用方法
CN205102782U (zh) 一种激光跟踪仪测长精度标定装置
CN110057344B (zh) 沉降检测方法及平台
CN113847957B (zh) 基于双缝衍射的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法
JPS5891203A (ja) 鉄道用工事機
CN103884270B (zh) 圆光栅安装时产生二维微小角度的测量装置及方法
CN206223144U (zh) 一种基于超声波测距仪的隧道拱顶沉降的监测装置
CN104406566B (zh) 一种矿井智能综合地质测量仪及其测量方法
CN102865835B (zh) 游标狭缝式光电自准直仪
CN105841621B (zh) 一种远程测量路基水平位移的方法
CN204312075U (zh) 一种盾构隧道拱顶沉降监测装置
CN113847955B (zh) 一种基于小孔成像的滑坡滑动位移和滑动速度的监测方法
CN113639678A (zh) 一种基于智能相机的直线导轨精度检测方法
CN111024978B (zh) 光幕靶辅助测量装置及其使用方法
CN2788127Y (zh) 用于球面干涉仪测量球面曲率半径的装置
CN113137957A (zh) 激光靶辅助标定装置、激光靶标定系统、方法和存储介质
CN204064262U (zh) 一种数控机床导轨型面快速检测装置
CN109781064A (zh) 一种轨道的高程的测量方法及系统
CN113847956B (zh) 一种基于光色散的滑坡滑动位移和滑动速度监测方法
US3026766A (en) Apparatus for measuring and recording terrain data
CN211601921U (zh) 一种高精度检测尺
CN214460691U (zh) 一种激光光斑接收装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant