CN2468042Y - 激光隧道周边位移实时监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种激光隧道周边位移实时监测仪。该仪器由激光接收部分和激光发射部分组成。前者接收并传递上游激光器发射的激光束,经光电元件转化和数字电路分析,可测出隧道周边位移;后者用于向下游监测仪提供基准激光。该仪器的特点是:以激光为基准,对隧道周边位移进行实时监测;由于多台监测仪接力工作,监测距离不受限制;仪器带有声光报警装置,位移超限时自动报警。该仪器还可用于地表下沉、山体滑移监测。
Description
本实用新型涉及一种隧道周边位移量测仪器，特别是以激光束为基准的隧道周边位移实时监测仪。
隧道周边位移是判断施工过程中围岩稳定性和指导施工的重要依据。现有的隧道周边位移量测方法有两种：一种是在施工中布置量测断面，间隔一定的时间由人工用各种机械式或机械-电子式收敛计量测。另一种是借助隧道断面仪定时定点量测待测断面。两者的不足之处在于：(1)不能实时监测。即不能随时监测待测断面的变形情况，因而不能及时反映施工过程中隧道围岩的异常变化。(2)对施工干扰大。由于变形量测中或者需要拉尺，或者需要架设断面仪，所以对施工作业，尤其是运输作业干扰很大。(3)量测工作危险。在人员不易接近的地方，为了获取量测数据，人员不得不频繁接近危险空间，因而对人员与仪器的安全威胁较大。(4)量测费用高。因同一断面要多次反复量测，加之量测过程烦琐，用人多，耗时长，导致量测费用较高。
本实用新型的目的是提供一种激光隧道周边位移实时监测仪，它能自动监测隧道施工过程中其周边的微小位移。
本实用新型是这样实现的：在隧道洞外支架或洞内衬砌结构上固定激光指向仪并向掘进方向发出激光束，该激光束投射到位移监测仪的光纤阵列上，经光纤将光信号传递给光敏元件，由光敏元件将光信号变为电信号，然后由数字电路进行分析处理。由于位移监测仪与隧道周边固定在一起，隧道周边位移时，激光在光纤阵列上的位置将发生变化，据此可以检测出该测点位移的大小与方向。每台监测仪除接收上游激光外，自身还装有激光器向下游发射基准激光，这样逐级延伸，监测距离不受限制。各测点相对于起始点的位移，可根据相对位移逐级推算。
本实用新型因为一经装设，便会自动记录并传递数据信息，从而实现了对隧道周边位移的实时监测，隧道围岩位移的任何异常变化都会及时反映到监控计算机。同时由于不需拉尺，不需反复架设仪器，减少了量测工作对隧道作业空间的占用，因而对正常施工没有干扰。此外，由于监测仪装设后，无需人员接近仪器读数记录，节省了人力，保障了人员安全。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出。
图1是根据本实用新型提出的激光隧道周边位移实时监测仪的结构示意图。
图2是光纤阵列和投射光斑的示意图。
下面结合图1和图2详细说明依据本实用新型提出的具体监测仪的细节及其工作情况。
该监测仪主要由机箱(1)，光纤阵列(2)，光敏元件阵列(3)(光纤与光敏元件一一对应，用套管和粘结剂相连)，数字电路(4)，声光报警器(5)，接力激光器(6)，水平微调螺栓(7)和垂直微调螺栓(8)组成。
由上游监测仪的激光器发出的激光束(10)投射到本位监测仪的光纤阵列(2)上，在光纤阵列(2)上形成光斑(11)，使光纤阵列(2)中的部分光纤(光斑范围内的光纤)受光，受光光纤将光信号传递到光敏元件阵列(3)，由光敏元件阵列(3)中的受光单元将光信号变换成电信号，再由数字电路(4)分析处理，并通过通信线路(14)将数字信号传递给计算机。当隧道围岩(17)位移时，通过连接杆(9)带动光纤阵列(2)移动，使得来自上游监测仪的基准激光束(10)投射到本位监测仪的光纤阵列(2)上的位置发生变化，光斑(11)移至光斑(12)，同样，经光纤阵列(2)、光敏元件阵列(3)和数字电路(4)的转换与处理，通过通信线路(14)传递给监控计算机。据此可以检测出隧道周边的位移。当位移超过预期值时，声光报警器(5)将发出警报。为了使监测距离不受激光器有效射程的限制，每台位移监测仪的尾部均带有激光器(7)。激光器(7)用于向下游监测仪发射基准激光束(13)。通过左右微调螺栓(7)调整激光束(13)的水平方向，通过上下微调螺栓(8)调整激光束(13)的垂直方向。这样，每台位移监测仪均可测得安装点相对于上游激光束的平面位移。若第一台监测仪或激光指向仪固定在假定的不动点上，便可根据各级相对位移，确定各测点相对于假定不动点的位移。机箱(1)上带有上下微调螺栓(15)和左右微调螺栓(16)，可以用来调整监测仪的安装位置。
Claims (6)
1.一种激光隧道周边位移实时监测仪，主要包括光纤阵列(2)、光敏元件阵列(3)、数字电路(4)、声光报警器(5)和接力激光器(6)。其特征在于所述的光纤阵列(2)面向上游激光束(10)，并通过光纤将光信号传递给所述的光敏元件阵列(3)；从光敏元件阵列(3)上采集信息的所述的数字电路(4)位于监测仪的中部；所述的接力激光器(6)面向下游监测仪。
2.根据权利要求1所述的监测仪，其特征是光敏元件阵列(3)中的光敏元件与光纤阵列(2)中的光纤对应用套管和粘结剂连接。
3.根据权利要求1、2所述的监测仪，其特征是光敏元件阵列(3)的管脚与数字电路(4)由导线相连。
4.根据权利要求1所述的监测仪，其特征是带有隧道周边位移或位移速率超限时自动报警的声光报警器(5)。
5.根据权利要求1所述的监测仪，其特征是带有为下游监测仪提供基准激光的接力激光器(6)。
6.根据权利要求1、5所述的监测仪，其特征是接力激光器(6)带有调整水平转角的微调螺栓(7)和调整上下倾角的微调螺拴(8)。
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