一种基于线阵ccd沉降变形测量传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于线阵CCD沉降变形测量传感器，通过测量因土体沉降引起激光发射器变化来判断土体沉降的变化。本实用新型用于测量土体沉降的变化，涉及到基坑、土木施工等安全监测行业领域。它包括激光发射器、光学镜头、线阵CCD传感器和CCD驱动电路；激光发射器安装固定在测量土体或建筑物表面，激光发射器所发射的激光束通过光学镜头在线阵CCD传感器接收；线阵CCD传感器与CCD驱动电路连接。本实用新型利用线阵CCD的测量方式结构，利用线阵CCD技术，可使系统分辨率达到μm级，同时可实现多个传感器并联方式，可满足大区域范围内的组网测量，弥补了传统监测系统中不足。
【专利说明】
一种基于线阵CCD沉降变形测量传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于线阵CCD沉降变形测量传感器，通过测量因土体沉降引起激光发射器变化来判断土体沉降的变化。本发明用于测量土体沉降的变化，涉及到基坑、土木施工等安全监测行业领域。
【背景技术】
[0002]目前在基坑施工、土木安全监测等领域，土体、建筑物坝体的沉降变化是一个重要的监测对象，其中分为外部位移和内部位移，可通过GPS或全站仪等方法实现测量，而内部位移主要通过杆式测斜仪进行测量。
[0003]传统方法利用GPS或全站仪测量竖直方向的沉降变化，通过三角函数的计算得出垂直的位移变化，再根据实际测量对象的分布，布设相应数量的传感器，从而得到竖直方向偏移的整体趋势。
[0004]上述传统监测系统实现存在以下的不足:
[0005]传统GPS或全站仪在对被测土体测量时，因成本和传感器自身尺寸的限制，布点数量有限，且常规布设时，往往只测量4?5个测点，然后，通过4?5个点的趋势图判断位移情况，存在一定的不确定性。
[0006]传统GPS或全站仪因制造精密，成本较高，耐冲击性能较差，运输、安装时都需进行防护，一旦出现冲击损伤，传感器即无法修复，导致使用成本、可靠性有所影响。且操作需要人工进行，难以做到全天候实时测量。
[0007]综上所述，传统的GPS或全站仪在成本控制、抗机械冲击、全自动化等方面存在一定的局限性，难以满足当前工况下的要求。
【发明内容】
[0008]本实用新型目的在于要解决的技术问题就在于以下几点:
[0009](I)传感器设计成无接触式测量，且利用线阵CCD技术，可是分辨率达到μπι级，大大提高测量系统的精度。
[0010](2)通过微控制器设计可实现采集、传输电路的设计，可实现全自动、全天候测量。
[0011]为解决上述技术问题，本本实用新型采用的以下技术方案:
[0012]—种基于线阵CCD沉降变形测量传感器，它包括激光发射器、光学镜头、线阵C⑶传感器和C⑶驱动电路；
[0013]激光发射器安装固定在测量土体或建筑物表面，激光发射器所发射的激光束通过光学镜头在线阵CCD传感器接收；
[0014]线阵C⑶传感器与C⑶驱动电路连接。
[0015]进一步的，光学镜头、线阵CCD传感器和CCD驱动电路安装固定在测量土体或建筑物安装固定在参考土体或结构物表面。
[0016]激光束通过光学镜头后，在线阵CCD传感器上的曝光位置会随激光发射器垂直沉降发生变化。
[0017]土体或结构物沉降会引起CCD曝光位置的变化，通过对CCD曝光位置变化测量出土体的变形位移，当土体发生实际变形时，被测土体会引起激光发射器高度变化，最终引起CCD传感器曝光位值变化，通过驱动电路可读取出CCD传感器曝光数据变化情况。
[0018]线阵CCD是一种光学半导体器件，可将光学影像转换为电荷信号。其作用类似照相机拍照，将光学信号转换成电荷信号，经过外部采集及转换电路转换成数字信号。
[0019]线阵CCD具有分辨率高、价格低廉等优点，本实用新型实用的TCD1501C线阵CCD其光敏像元数目为5000个，其像元尺寸为7μηι*7μηι*7μηι(相邻像元中心距)，该线阵CCD—维成像长度35mm，可满足大多数测量系统要求。
[0020]本实用的变形传感器设计主要由激光发射器、光学镜头、线阵CCD、驱动电路、组成，将激光发射器固定在被测位置，线阵CCD固定在参考位置，当激光束通过光学镜头照射在线阵CCD上的高低不同位置时，线阵CCD对应位置的曝光值会不同，利用此特性，可通过读取线阵CCD曝光值测量激光发射器的位置变化，从而得出被测土体或结构物的沉降变化。
[0021]为使线阵CCD能够正常工作，激光束需通过对焦成像系统后照射在线阵CCD，因此本实用新型中设计有光学成像部件。驱动电路主要完成对CCD电荷信号的转换功能，且可对数字信号进行分析、对比，计算出对应曝光位置数据，用户可通过计算机直接读取其内部的位置数据。
[0022]本实用新型的有益效果:
[0023]综上所述，本实用新型利用线阵CCD的测量方式结构，利用线阵CCD技术，可使系统分辨率达到μπι级，同时可实现多个传感器并联方式，可满足大区域范围内的组网测量，弥补了传统监测系统中不足。
【附图说明】
[0024]图1是本实用新型传感器功能框图；
[0025]图2是本实用新型实际土体或建筑发生沉降时激光发射器位置变化示意图；
[0026]图3是本实用新型实际土体或建筑发生沉降时C⑶曝光值数据差异示意图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图1、2、3对本实用新型进行详细描述
[0028]—种基于线阵CCD沉降变形测量传感器，它包括激光发射器1、光学镜头3、线阵CCD传感器4和C⑶驱动电路5;
[0029]激光发射器I安装固定在测量土体或建筑物6表面，激光发射器I所发射的激光束2通过光学镜头3在线阵CCD传感器4接收；
[0030]线阵CXD传感器4与C⑶驱动电路5连接。
[0031]光学镜头3、线阵CCD传感器4和CCD驱动电路安装固定在测量土体或建筑物6安装固定在参考土体或结构物7表面。
[0032]将激光发射器安装固定在测量土体或建筑物表面，为达到测量精度和真实有效，应采用硬连接的方式进行安装。安装后注意调整其竖直方向，尽量保持竖直安装。同时接收端也因固定在位置相对固定的参考土体或结构物表面，同时调整光学镜头使之可接收到激光束。
[0033]安装完毕后，因安装时无法避免土体或传感器的微变形，因此需要在安装时采集初始曝光位置数据，并作记录。
[0034]测量周期内，再次测量当前线阵CCD曝光数据，判断照射到线阵CCD激光束的位置，并与初始阻抗值进行对比，对应计算出土体真实的土体变形情况。
[0035]因测量系统含有光学部件，因此需定期清理维护镜头表面，防止灰尘覆盖，影响测量系统性能。
【主权项】
1.一种基于线阵CCD沉降变形测量传感器，其特征在于:它包括激光发射器(I)、光学镜头(3)、线阵CXD传感器(4)和C⑶驱动电路(5); 激光发射器(I)安装固定在测量土体或建筑物(6)表面，激光发射器(I)所发射的激光束(2)通过光学镜头(3)在线阵CXD传感器(4)接收； 线阵CXD传感器(4)与C⑶驱动电路(5)连接。2.根据权利要求1所述的基于线阵CCD沉降变形测量传感器，其特征在于:光学镜头(3)、线阵CCD传感器(4)和CCD驱动电路安装固定在测量土体或建筑物(6)安装固定在参考土体或结构物(7)表面。
【文档编号】G01C5/00GK205482917SQ201620143068
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】刘付鹏, 刘文峰, 王辅宋, 谢镇, 刘国勇, 李松
【申请人】江西飞尚科技有限公司