專利名稱：一種傾斜檢測組件及測斜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傾斜檢測組件及由其構(gòu)成的測斜儀，屬于檢測測量儀器設(shè)備領(lǐng)域。
技術(shù)背景 測斜儀是一種測定鉆孔側(cè)向位移的原位監(jiān)測儀器，能被應用于交通、冶金、煤炭、水利水電及城建部門的巖土工程原位監(jiān)測中，尤其是在邊坡、地基、土石壩及地下洞室的深部側(cè)向位移監(jiān)測中具有不可替代的優(yōu)越性和實用性。測斜儀工作的核心部件是其測量部件。目前使用的測斜儀的測斜部件是主要利用磁通門傳感器或機械陀螺儀作為角速度傳感器，將其與加速度計結(jié)合，測量方位角與傾斜角，并利用單片機進行數(shù)據(jù)補償能力及數(shù)據(jù)存儲。目前使用的測斜儀在工地現(xiàn)場安裝時，需要首先使用單獨的重力觸探裝置或掘進機等機械在地基上挖掘圓柱形的孔洞，再將傾斜儀安放在孔洞內(nèi)，在測斜儀在安裝前還必須首先確定測斜儀的方位、放置方向，以保證測斜儀能夠正常工作，整個操作過程費工費時。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輕便小巧、易于擴展的傾斜測量組件，以及在現(xiàn)場易于安裝使用的測斜儀。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型首先提供一種傾斜檢測組件，具體技術(shù)方案如下一種傾斜檢測組件，其特征在于包括MEMS測斜傳感器、電子羅盤、CPU與必要的電源電路；所述MEMS測斜傳感器與電子羅盤相互平行，并分別通過信號通路與CPU連接。上述傾斜檢測組件中，MEMS測斜傳感器檢測組件的傾斜狀況，電子羅盤檢測組件的錯位狀況。前者由MEMS測傾芯片及必要的濾波電路組成，通過將傾角的變化轉(zhuǎn)化為電信號進行讀取檢測，能夠檢測出地層中X軸與Y軸上的錯位程度與傾斜角度；后者由通過磁阻元件將由地磁力強度變化引起的阻值變化轉(zhuǎn)化為電流變化，并進行讀取、計算、確定出地球南北地磁的方向及電子羅盤的角度與方向。MEMS測斜傳感器與電子羅盤分別通過信號通路與CPU連接，將檢測結(jié)果發(fā)送到CPU，再可進一步經(jīng)CPU發(fā)送至下游信號發(fā)射端對外輸出?，F(xiàn)有的MEMS測斜傳感器通常量程只適用于以水平面為中心的±30°范圍，因此當檢測組件在安裝時應當盡量保持水平，當檢測組件處于檢測狀態(tài)時，MEMS測斜傳感器與電子羅盤須同時處于以水平面為中心的±30°范圍內(nèi)。為了便于加工組裝，本實用新型設(shè)置三塊相互固定的基板，并將MEMS測斜傳感器、電子羅盤、CPU分別布置在各基板上，以保證MEMS測斜傳感器與電子羅盤間的相互平行。上述傾斜檢測組件還包括與CPU連接的溫度傳感器，用于測量MEMS測斜傳感器與電子羅盤工作環(huán)境中的溫度條件，以實現(xiàn)溫度傳感器通過溫度補償計算對MEMS測斜傳感器與電子羅盤的檢測值進行修正提高測量精度。為了提高測斜儀的性能，傾斜檢測組件的防水外殼內(nèi)還可以包括震動儀或/與土壤水分儀；當安裝有土壤水分儀時，傾斜檢測組件需要采用特殊性防水外殼。上述傾斜檢測組件整體固定封裝在防水外殼中，并有輸出信號通路伸出防水外殼以外。以上述傾斜檢測組件為基本結(jié)構(gòu)，本實用新型還提供一種測斜儀，具體技術(shù)方案如下一種由上述傾斜檢測組件構(gòu)成的測斜儀，其特征在于由如下方式之一構(gòu)成方式一所述傾斜檢測組件固定在管件中，第三基板與管件縱軸平行，傾斜檢測組件的上游信號通路伸出管件以外連接至信號發(fā)射端。方式二 所述傾斜檢測組件固定在管件中，第三基板與管件縱軸平行，由至少二固定有傾斜檢測組件的管件沿軸向連接構(gòu)成地下管道；各傾斜檢測組件的上游信號通路伸出 管件以外，各傾斜檢測組件的CPU還連接下游信號收發(fā)模塊再連接下游信號通路伸出防水外殼及管件以外；各傾斜檢測組件通過上游信號通路與下游信號通路串聯(lián)，串聯(lián)后首位傾斜檢測組件的上游信號通路連接至信號發(fā)射端，末位傾斜檢測組件的下游信號通路進行防水處理后成為游離端。游離端下游信號通路的防水處理是指增加防水接頭等。上述測斜儀結(jié)構(gòu)中，方式一是基本結(jié)構(gòu)，方式二是優(yōu)化結(jié)構(gòu)。優(yōu)化結(jié)構(gòu)采用至少二固定有傾斜檢測組件的管件沿軸向連接構(gòu)成地下管道，各傾斜檢測組件的輸出信號通路連接至信號發(fā)射端。當測斜儀安裝入地基后，各傾斜檢測組件分別檢測所在位置的傾斜狀態(tài)，形成連續(xù)數(shù)據(jù)經(jīng)信號發(fā)射端發(fā)送至外部數(shù)據(jù)處理裝置。為了便于在工地現(xiàn)場安裝，本實用新型提供的測斜儀可加裝頂端件。具體是管件下端固定頂端件。當管件為多個形成地下管道時，地下管道下端固定頂端件。頂端件前端為錐體，便于將測斜儀向下打入。進一步地，錐體上部收束形成周向凹槽，錐體下行時擠出的土流入周向凹槽，減小測斜儀前進阻力，更容易安裝。由多個上述測斜儀可以組成傾斜監(jiān)測系統(tǒng)，具體技術(shù)方案是一種傾斜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布置至少二測斜儀與一中繼臺，監(jiān)測區(qū)域外設(shè)置總臺，監(jiān)測區(qū)域遠處設(shè)置監(jiān)視中心；所述信號發(fā)射端、中繼臺、總臺與監(jiān)視中心通過無線信號通訊。監(jiān)測系統(tǒng)中，中繼臺數(shù)據(jù)可以直接傳輸至總臺，也可先傳輸至距離總臺較近的中繼臺再傳輸至總臺。在該監(jiān)測系統(tǒng)中，各測斜儀定期將檢測數(shù)據(jù)發(fā)送到信號發(fā)射端，并傳輸至中繼臺、總臺與監(jiān)視中心。監(jiān)視中心可通過網(wǎng)絡(luò)公布各地的傾斜、錯位、周圍溫度數(shù)據(jù)信息，甚至發(fā)出警報。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)傾斜檢測組件體積小、檢測性能穩(wěn)定、檢測精度高，且易于擴展使用；(2)以多個傾斜檢測組件連接為基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成的測斜儀能夠減小傾斜儀體積、節(jié)省耗電量，并且能夠有效檢測地基變形特征數(shù)據(jù)的分布；加裝了錐形頂端件的測斜儀安裝時無需實施掘進，能簡單快速安裝，節(jié)約工時人力；(3)傾斜監(jiān)測系統(tǒng)便于布置安裝。

圖I是傾斜檢測組件外觀示意圖。圖2是傾斜檢測組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖3是實施例二測斜儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是檢測組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是實施例三測斜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意簡圖。圖6是頂端件結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是傾斜監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的數(shù)字標記分別是IlMEMS測斜傳感器12電子羅盤13CPU 141第一基板142第二基板143第三基
板15防水外殼161上游信號收發(fā)模塊162下游信號收發(fā)模塊171上游信號通路172下游信號通路18溫度傳感器19電源電路2測斜儀21地下管道211管件22信號發(fā)射端23頂端件231錐體232周向凹槽3中繼臺4總臺
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例作進一步的描述。實施例一 如圖I所示，制備一種傾斜檢測組件。圖I是傾斜檢測組件外觀示意圖。傾斜檢測組件整體固定封裝在防水外殼15中，上游信號通路171伸出防水外殼15以外。圖2是傾斜檢測組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。傾斜檢測組件包括MEMS測斜傳感器11、電子羅盤12、CPU13與必要的電源電路19 ;MEMS測斜傳感器11與電子羅盤12相互平行，并分別通過信號通路與CPU13連接。傾斜檢測組件中還包括與CPU13連接的溫度傳感器18。MEMS測斜傳感器11布置在第一基板141上，電子羅盤12布置在第二基板142上，CPU13布置在第三基板143上；第一基板141與第二基板142相互平行，并分別與第三基板143垂直；第一基板141、第二基板142、第三基板143間固定連接。溫度傳感器18布置在第三基板143上。傾斜檢測組件整體固定封裝在防水外殼15中，CPU13連接上游信號收發(fā)模塊161再連接上游信號通路171伸出防水外殼15以外。實施例二如圖3所示，制備一種測斜儀。測斜儀由實施例一所述的傾斜檢測組件組成，其與實施例一相同之處不再重復。圖3是測斜儀結(jié)構(gòu)示意圖。傾斜檢測組件固定在管件211中，第三基板143與管件211縱軸平行，傾斜檢測組件的上游信號通路171伸出管件211以外連接至信號發(fā)射端22。管件211由非磁性材料制成，如鋁合金、SU304不銹鋼、氯乙烯等。實施例三如圖4、圖5、圖6所示，制備一種測斜儀。測斜儀由實施例一所述的傾斜檢測組件組成，其與實施例一相同之處不再重復。圖4是檢測組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是測斜儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意簡圖，圖6是頂端件結(jié)構(gòu)示意圖。傾斜檢測組件固定在管件211中，第三基板143與管件211縱軸平行；由至少二固定有傾斜檢測組件的管件211沿軸向連接構(gòu)成地下管道21 ;各傾斜檢測組件的上游信號通路171伸出管件211以外，各傾斜檢測組件的CPU13還連接下游信號收發(fā)模塊162再連接下游信號通路172伸出防水外殼15及管件211以外。各傾斜檢測組件通過上游信號通路171與下游信號通路172串聯(lián)，串聯(lián)后首位傾斜檢測組件的上游信號通路171連接至信號發(fā)射端22，末位傾斜檢測組件的下游信號通路172進行防水處理后成為游離端。地下管道21下端固定頂端件23，頂端件23前端為錐體231，錐體231上部收束形成周向凹槽232。管件211之間、頂端件23與管件211之間通過螺紋連接，信號發(fā)射端22固定在地下管道21上端。本實施方式中安裝的頂端件23也可安裝在實施例二所述的測斜儀中。具體是管件211下端固定頂端件23。頂端件23前端為錐體231，錐體231上部收束形成周向凹槽232。 實施例四如圖7所示，制備一種傾斜監(jiān)測系統(tǒng)。傾斜監(jiān)測系統(tǒng)由實施例二或三所述的測斜儀構(gòu)成，其與實施例二或三相同之處不再重復。圖7是傾斜監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。傾斜監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測區(qū)域S內(nèi)布置至少二測斜儀2與一中繼臺3，監(jiān)測區(qū)域外設(shè)置總臺4，監(jiān)測區(qū)域遠處設(shè)置監(jiān)視中心；信號發(fā)射端22、中繼臺3、總臺4與監(jiān)視中心通過無線信號通訊。中繼臺3數(shù)據(jù)可以直接傳輸至總臺4，也可先傳輸至距離總臺4較近的中繼臺3再傳輸至總臺4。
權(quán)利要求1.一種傾斜檢測組件，其特征在于包括MEMS測斜傳感器(11)、電子羅盤(12)、CPU(13)與必要的電源電路；所述MEMS測斜傳感器(11)與電子羅盤(12)相互平行，并分別通過信號通路與CPU (13)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測組件，其特征在于所述MEMS測斜傳感器(11)布置在第一基板(141)上，電子羅盤(12)布置在第二基板(142)上，CPU (13)布置在第三基板(143)上；第一基板(141)與第二基板(142)相互平行，并分別與第三基板(143)垂直；第一基板(141)、第二基板(142)、第三基板(143)間固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測組件，其特征在于還包括與CPU(16)連接的溫度傳感器(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的檢測組件，其特征在于整體固定封裝在防水外殼(15)中，所述CPU (13)連接上游信號收發(fā)模塊(161)再連接上游信號通路(171)伸出防水外殼(15)以外。
5.一種由權(quán)利要求4所述的傾斜檢測組件構(gòu)成的測斜儀，其特征在于由如下方式之一構(gòu)成 方式一所述傾斜檢測組件固定在管件(211)中，第三基板(143)與管件(211)縱軸平行，傾斜檢測組件的上游信號通路(171)伸出管件(211)以外連接至信號發(fā)射端(22)； 方式二 所述傾斜檢測組件固定在管件(211)中，第三基板(143)與管件(211)縱軸平行，由至少二固定有傾斜檢測組件的管件(211)沿軸向連接構(gòu)成地下管道(21);各傾斜檢測組件的上游信號通路(171)伸出管件(211)以外，各傾斜檢測組件的CPU (13)還連接下游信號收發(fā)模塊(162)再連接下游信號通路(172)伸出防水外殼(15)及管件(211)以外；各傾斜檢測組件通過上游信號通路(171)與下游信號通路(172)串聯(lián)，串聯(lián)后首位傾斜檢測組件的上游信號通路(171)連接至信號發(fā)射端(22)，末位傾斜檢測組件的下游信號通路(172)進行防水處理后成為游離端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測斜儀，其特征在于在方式一中，所述管件(211)下端固定頂端件(23);在方式二中，地下管道(21)下端固定頂端件(23);所述頂端件(23)前端為錐體(231)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測斜儀，其特征在于所述錐體(231)上部收束形成周向凹槽(232)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的測斜儀，其特征在于所述管件(211)之間、頂端件(23)與管件(211)之間通過螺紋連接，所述信號發(fā)射端(22)固定在地下管道(21)上端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測斜儀，其特征在于所述傾斜檢測組件的防水外殼(15)內(nèi)還包括震動儀或/與土壤水分儀，當安裝有土壤水分儀時，傾斜檢測組件采用特殊性防水夕卜殼。
10.一種由權(quán)利要求8或9所述的測斜儀構(gòu)成的傾斜監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于傾斜監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)布置至少二測斜儀(2)與一中繼臺(3)，監(jiān)測區(qū)域外設(shè)置總臺(4)，監(jiān)測區(qū)域遠處設(shè)置監(jiān)視中心；所述信號發(fā)射端(22)、中繼臺(3)、總臺(4)與監(jiān)視中心通過無線信號通訊。
專利摘要本實用新型公開了一種傾斜檢測組件及其擴展產(chǎn)品。本實用新型首先提供一種傾斜檢測組件，該檢測組件包括MEMS測斜傳感器、電子羅盤、CPU與必要的電源電路，MEMS測斜傳感器與電子羅盤相互平行，并分別通過信號通路與CPU連接。由該檢測組件構(gòu)成的測斜儀將傾斜檢測組件固定在管件中，固定CPU的第三基板與管件縱軸平行，傾斜檢測組件的上游信號通路伸出管件以外連接至信號發(fā)射端；進一步的設(shè)計是將多個管件軸向連接，同時將檢測組件串聯(lián)后連接至信號發(fā)射端。測斜儀的末端加裝錐體形頂端件可方便測斜儀安裝。本實用新型還提供由測斜儀配合中繼臺、總臺與監(jiān)視中心構(gòu)成的傾斜監(jiān)測系統(tǒng)。本產(chǎn)品簡單，安裝方便，測算結(jié)果精度高，特別適用于工程領(lǐng)域的需要。
文檔編號E21B47/02GK202659227SQ20122026609
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月7日
發(fā)明者楊宗佶, 田宏嶺, 喬建平, 王林, 內(nèi)村太郎 申請人:中國科學院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所, 中央開發(fā)株式會社