本實用新型涉及一種具有方向傳感器的測斜儀，涉及到邊坡、基坑、尾礦、橋梁、建筑物等安全監(jiān)測行業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前在邊坡、基坑、尾礦、橋梁、建筑物安全監(jiān)測等領(lǐng)域，土體內(nèi)部位移變化是一個重要的監(jiān)測對象，內(nèi)部位移主要通過桿式測斜儀進行測量?；驹硎牵簵U式測斜儀的長度固定，通過傾斜角度的變化，通過三角函數(shù)的關(guān)系計算水平位移L=Len*Sin(α)，其中Len為桿式測斜儀的長度，α為傾斜角度。

傳統(tǒng)測斜儀僅僅只能測量水平的傾角變化，對于傾角變化的實際方向，往往通過固定安裝的方向進行實現(xiàn)，但由于安裝的測斜儀管在土體內(nèi)部無法保證方向一致，可能存在扭轉(zhuǎn)的情況，此時就無法保證測量的傾斜方向與實際相吻合。同時在方被測物整體發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，傳統(tǒng)測斜儀亦無法測量。

上述傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)存在以下的不足：

傳統(tǒng)測斜儀在對應(yīng)傾角變化與實際場景的方法單一，只能通過測斜儀管的角度進行控制，但測斜儀管在實際安裝過程出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、彎曲時，就會出現(xiàn)測量值與實際值不匹配的情況，無法真實反應(yīng)結(jié)構(gòu)物的變化。

傳統(tǒng)測斜儀僅能實現(xiàn)單點的水平傾角變化，當(dāng)被測物整體發(fā)生旋轉(zhuǎn)變形時，無法測量其扭轉(zhuǎn)的情況，對于測量，存在一定的風(fēng)險。

綜上所述，傳統(tǒng)的測斜儀功能單一，難以滿足當(dāng)前工況下的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種具有方向傳感器的測斜儀，即可實現(xiàn)水平方向傾角的測量，亦可實現(xiàn)測斜儀實際方向的變化功能。

本實用新型要解決的技術(shù)問題就在于以下幾點：（1）可測量出測斜儀在安裝后，實際對應(yīng)的方向。（2）測量被測物的方向變化情況。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的以下技術(shù)方案：

一種具有方向傳感器的測斜儀，它包括有MEMS傾角傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、地磁方向傳感器、微型控制器、RS485通信模塊、溫度傳感器；

所述MEMS傾角傳感器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微型控制器連接；

微型控制器分別與地磁方向傳感器、RS485通信模塊、溫度傳感器連接。

測斜儀為桿式測斜儀或者盒式測斜儀。

微型控制控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器對MEMS傾角傳感器輸出信號進行采集，得到傾斜角度值，與地磁方向傳感器通過IIC總線通信，得到方向值。

本實用新型的有益效果：

本實用新型內(nèi)部設(shè)計有傾角變化測量電路、地磁感應(yīng)方向傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、微型控制器、RS485驅(qū)動電路、溫度傳感器等，通過微型控制器的控制，可實現(xiàn)測斜采集、方向角度采集功能，并通過串口總線進行傳輸，彌補了傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)中不足。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實用新型桿式測斜儀實際安裝示意圖；

圖2中 ：21測斜儀電子倉；22 滑動導(dǎo)輪； 23 測斜儀桿體；

圖3為本實用新型盒式測斜儀實際安裝示意圖

圖3中 ：31盒式測斜儀主體； 32 安裝面； 33 航空插頭； 34 機械安裝孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1、2、3對本實用新型進行詳細描述：

一種具有方向傳感器的測斜儀，它包括有MEMS傾角傳感器1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器2、地磁方向傳感器3、微型控制器4、RS485通信模塊6、溫度傳感器5；

所述MEMS傾角傳感器1與模數(shù)轉(zhuǎn)換器2連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2與微型控制器4連接；

微型控制器4分別與地磁方向傳感器3、RS485通信模塊6、溫度傳感器5連接。

測斜儀為桿式測斜儀或者盒式測斜儀。

微型控制4控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器2對MEMS傾角傳感器1輸出信號進行采集，得到傾斜角度值，與地磁方向傳感器4通過IIC總線通信，得到方向值。

舉例說明：

使用MEMS傾角傳感器作為敏感元件，其輸出端的電壓信號隨其角度變化而變化。傾角傳感器輸出信號進入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，通過微型控制器對模數(shù)轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動、數(shù)據(jù)計算可實現(xiàn)傾角變化的測量。

測量方向的方法有多種，目前最便利、通用性最強的還是測量地球的磁場。利用地磁作為參考，通過傳感器測量出與地磁線之間的夾角就可以得到方位角的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)精確的方向控制。本實用新型方向傳感器采用HMC5883是一種表面貼裝的高集成度、帶有IIC 數(shù)字接口的弱磁傳感器芯 片。它內(nèi)含有最先進的高分辨率磁阻傳感器，具有12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器能使羅盤精度控制在1°。 設(shè)計時將方向傳感器的正北方向與傾斜角的X方向同向安裝，便于方向的識別。

本實用新型測斜儀內(nèi)部采用STM32F103作為主控制器，控制器驅(qū)動控制模數(shù)轉(zhuǎn)換器對MEMS傾角傳感器輸出信號進行采集，得到傾斜角度值，與地磁方向傳感器通過IIC總線通信，得到方向值。并將數(shù)據(jù)通過RS485傳輸給上位機。

為了對MEMS進行溫度補償，同時也為了測量環(huán)境溫度值，本實用新型還設(shè)計有DS18B20溫度傳感器用于采集內(nèi)部溫度值。

實現(xiàn)串口總線通信、數(shù)據(jù)傳輸功能的設(shè)計方案是：設(shè)計一個RS485驅(qū)動電路，器件采用MAX3485，用于串口命令的收發(fā)及數(shù)據(jù)的傳輸功能。

桿式測斜儀安裝方式：

將桿式測斜儀安裝固定在測斜儀管內(nèi)部，安裝后注意調(diào)整其豎直方向，盡量保持豎直安裝。

安裝后，由于方向傳感器的正北方向與傾斜角的X方向同向安裝，因此在進行數(shù)據(jù)分析時即可快速定位傾角變化時對應(yīng)的真實物理方向。

盒式測斜儀安裝方式：

將盒式測斜儀安裝固定在被測物表面，安裝后注意調(diào)整其水平方向，盡量保持豎直安裝。

安裝時，由于方向傳感器的正北方向與傾斜角的X方向同向安裝，因此在進行數(shù)據(jù)分析時即可快速定位傾角變化時對應(yīng)的真實物理方向。