CN201993089U

CN201993089U - 基于大尺寸线阵ccd激光位移检测装置

Info

Publication number: CN201993089U
Application number: CN2011200856220U
Authority: CN
Inventors: 李华; 常何民; 朱辉
Original assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Current assignee: XiAn Institute of Optics and Precision Mechanics of CAS
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2021-03-28

Abstract

本实用新型提供一种基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，主要解决了现有技术易受检测环境和人为因素影响，检测可靠性低，使用灵活性差，无法远程监控的问题。该基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置是由激光扫平装置、多个CCD检测单元、手持PDA单元、支撑脚架组成，利用远距离水平激光光束的稳定性提供可靠准确的基准，采用无线传输技术增加使用仪器的灵活和便捷，克服了人为因素的影响，增强了适应苛刻工作条件的能力。

Description

基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种地表沉降变形测量的大尺寸线阵CCD激光位移装置，属于激光光电测量技术领域。

背景技术

在变形测量中，大地测量方法是一种最直观的方法，主要用于地表的变形测量。所谓沉降观测，就是定期地测量变形量工作点的高程变化情况，根据各点的高差变化，计算地表的沉降量。

目前常用水准测量方法进行沉降变形测量，但这种方法由于仪器操作复杂，受人为因素影响极大，经验不足者常导致测量精度不够，而且每次只可对一个测点进行测量；人眼读数，手工记录，效率很低，即使经验丰富、技术熟练的工作人员，进行这样的测量也是十分繁杂的工作。而且，这种人工测量的方法受天气条件的影响很大，耗时长，不易过多取样从而得到更详细的沉降数据。最近的一项专利技术为“差动式光纤Bragg光栅沉降仪”，该专利为中华人民共和国知识产权局认证，专利号为：ZL 200620019599.4。

但差动式光纤Bragg光栅沉降仪具有以下缺点：

1、测量基准与待测点相近(距离为1～2m量级)，会受到待测点环境变化的影响；2、上述技术不易实现更多的采样测量点同时检测；3、每一测量点都需要至少2根光纤连接至光纤光栅分析仪，对使用环境有一定的局限。

发明内容

本实用新型提供一种基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，主要解决了现有技术易受检测环境和人为因素影响，检测可靠性低，使用灵活性差，无法远程监控的问题。

该基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置利用远距离水平激光光束的稳定性提供可靠准确的基准，采用无线传输技术增加使用仪器的灵活和便捷，克服了人为因素的影响，增强了适应苛刻工作条件的能力。

本实用新型的技术解决方案如下：

用于地表沉降变形测量的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，包括设置于支撑平台上的激光扫平装置、接收数据终端和至少一个安装在支撑座架上的线阵CCD检测单元；所述线阵CCD检测单元分别设置于不同的检测位点，线阵CCD检测单元上设置有用于将检测数据传输至接收数据终端的数据传输模块；所述线阵CCD检测单元距离激光扫平装置之间的距离为0～20米。

上述激光扫平装置是可形成一束可360°回转的水平面内可见激光束的激光扫平仪。

上述接收数据终端一般为可进行数据接收和存储的手持PDA单元。

上述支撑座架的高度可调。

上述CCD检测单元的像元尺寸大小以小于0.007mm×0.007mm为佳。

本实用新型由于采用水平激光光束配合多个线阵CCD检测单元来测量沉降量，用无线传输技术解决通信局限，与现有技术相比具有以下优点：

1.监测的实时性：本实用新型的监测频率为1～2Hz，检测数据的周期为30～60s，可以满足工程实时检测的要求。

2.检测的可靠性：由于激光扫平装置提供了可靠且准确的基准，线阵CCD检测单元的分辨率为0.007mm，如此高的分辨率以及测量数据由仪器自动显示，避免了人为读数的误差，因此，保证了检测的可靠性。

3.使用的灵活性：由于本实用新型的各功能器件是分立组成，可自行选取检测点，提高了对使用条件的适应能力。

4.远程监控：在本实用新型中，线阵CCD检测单元与手持PDA之间通过无线传输模块相互通信。无线传输技术的应用为实现远程监控提供了条件，也提高了本实用新型在各种苛刻条件下工作的适应能力。

附图说明

附图1为本实用新型示意图；

附图2为本实用新型工作示意图；

附图3为本实用新型中手持PDA的显示示意图1；

附图4为本实用新型中手持PDA的显示示意图2；

附图5为本实用新型中手持PDA的显示示意图3；

图中1-线阵CCD检测单元，2-激光光束在空间位置的扫描轨迹，3-支撑座架，4-路面，5-检测点位，6-激光扫平仪，7支撑平台；a为地表至激光光束空间轨迹的距离，h为地表沉降量。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的用于地表沉降变形测量的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，其包括设置于支撑平台7上的激光扫平装置，激光扫平装置是用于形成一束可360°回转的水平面内可见激光束的激光扫平仪6；还包括接收数据终端和至少一个安装在支撑座架3上的线阵CCD检测单元1，接收数据终端一般为可进行数据接收和存储的手持PDA单元，支撑座架3的高度一般可调，线阵CDD检测单元原则上可以根据检测需求扩展至无数个；线阵CCD检测单元分别设置于不同的检测位点5，线阵CCD检测单元1上设置有用于将检测数据传输至接收数据终端的数据传输模块；线阵CCD检测单元1距离激光扫平装置之间的距离为0～20米。

使用时，选取一处地基稳定且不受待测路段影响的平台(该地点可以距离待测量点20米及以内)，用来安装固定激光扫平装置，多个线阵CCD检测单元可以根据需要自行安放在多个待测地点并进行固定。工作时，激光扫平装置形成一束可360°回转的水平面内可见激光束；依次扫描线阵CCD检测单元(如附图1所示)，当线阵CCD检测单元随着地表变形而上下运动时，空间位置固定不变的激光光束就会照射在线阵CCD的不同位置(如附图2所示)，从而可以得到线阵CCD检测单元随着地表变形而产生的位移量。因此，可以得到地表的变形的大小及方向。随后，数据将通过线阵CCD检测单元的无线模块传输给接收数据终端手持PDA单元，PDA单元将数据自动显示并存储起来。

多个线阵CCD检测单元1分别安装固定在支撑座架3上，支撑座架3要求高度可调，在工作时高度要求保持固定不变。激光扫平仪6需要安装在一台支撑平台7上，该平台要求不受检测点环境影响，并要求平台处地基稳定不变或变化很小，这样才能满足在工作时，激光光束在空间位置的扫描轨迹②保持固定，从而提供可靠且准确的基准。

线阵CCD检测单元测量原理如附图2所示：当路面4没有发生沉降变化时，路面4与激光光束在空间位置的扫描轨迹2的高度为a；当路面4发生沉降变化时，路面4带动支撑座架3和线阵CCD检测单元1一起相对于激光光束在空间位置的扫描轨迹2做升降变化，若路面4发生沉降的变化量为h，则路面4与激光光束在空间位置的扫描轨迹2的高度变为a+h；线阵CCD检测单元1相对于激光光束在空间位置的扫描轨迹2运动变化了h，所示其可以直接检测到地表升降变化的量。

具体安装过程为：

第一步：安放激光扫平装置

在待测路段的一定距离(20米及以内)处，寻找到地基稳定不变或变化很小，不受检测点环境影响的地点支起一台支撑平台7，将激光扫平仪固定其上并调整调平螺母使激光光束水平扫描；

第二步：安放CCD检测单元

在待测路段中选择几处点作为检测点，在各检测点上各安装一座架，将CCD检测单元分别固定在座架上；

选择检测点的注意事项：必须保证检测点处能够被激光光束照射到。

第三步：工作过程

1、打开手持PDA单元

PDA单元在各信息栏中，将显示“无信号”，数据栏中为“+00.00”；如附图3所示；

2、打开各个CCD检测单元

PDA单元相应的信息栏中，将无显示；数据栏中为“+00.00”；如附图4所示；当无激光照射到光窗时，数字栏中的显示数字，将出现闪烁。

3、打开激光器

将“调速旋钮”调至最大，此时，激光光束将依次扫描各个CCD检测单元，PDA单元将只显示数据栏中的实测数据“×××.××”；如附图5所示；

4、记录并存储相关数据。

本实用新型与“差动式光纤Bragg光栅沉降仪”都是通过对沉降墩的沉降量的检测进而检测出地表的沉降量；但使用的技术十分不同。本实用新型是通过对与地表固定的线阵CCD接收基准激光束进行多点位检测，进而得到地表的沉降量。差动式光纤Bragg光栅沉降仪的缺点在本实用新型中得到了很好的解决：1、在本实用新型中，测量基准选在了距离待测点相当长(20米左右)的一处稳定的平台上，不易受到待测点处环境基础的影响；2、本实用新型采用了多个线阵CCD检测单元和座架相配合的技术，可在待测地表平面上任意测量点位安放线阵CCD检测单元，原则上可以无限扩充测量点位；3、本实用新型采用抗干扰无线传输技术使得测量数据传输不再受电缆之类的限制，提高了对工作环境的适应能力；4、本实用新型采用手持PDA进行数据显示、存储，并可与计算机实现数据传输；5、本实用新型沉降量程可达70mm。

Claims

1.基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，包括设置于支撑平台上的激光扫平装置，其特征在于：还包括接收数据终端和至少一个安装在支撑座架上的CCD检测单元；所述CCD检测单元分别设置于不同的检测位点，CCD检测单元上设置有用于将检测数据传输至接收数据终端的数据传输模块；所述CCD检测单元距离激光扫平装置之间的距离为0～20米。

2.根据权利要求1所述的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，其特征在于：所述激光扫平装置是用于形成一束360°回转的水平面内可见激光束的激光扫平仪。

3.根据权利要求1或2所述的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，其特征在于：所述接收数据终端是进行数据接收和存储的手持PDA单元。

4.根据权利要求3所述的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，其特征在于：所述支撑座架是高度可调的支撑座架。

5.根据权利要求4所述的基于大尺寸线阵CCD激光位移检测装置，其特征在于：所述CCD检测单元的像元尺寸小于0.007mm×0.007mm。