本發(fā)明涉及檢測計量技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)及冰川移動評估系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

檢測冰川的運動情況對研究冰川有著重要的意義。冰作為一種特殊的材料，在冰川運動的幾何、力學(xué)分析過程中，其內(nèi)部任意一點的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變狀態(tài)的獲取和精準(zhǔn)描述至關(guān)重要。在監(jiān)測和重演冰川運動的過程中，冰體的變形場分布變化規(guī)律是其重要的分析對象和控制指標(biāo)。

由于在冰川體設(shè)置相對不變的基準(zhǔn)點位置較為困難，傳統(tǒng)的測桿(花桿)的三維位置變動較難確定，并且一些檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能通過在現(xiàn)場簡單組裝后使用。因此，提供一種容易在現(xiàn)場裝配、可獲取冰體內(nèi)部的應(yīng)力及變形的檢測系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)及冰川移動評估系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單、可在現(xiàn)場裝配，并且可以測量獲得冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)及主應(yīng)變參數(shù)，從而可以根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)對冰體內(nèi)部受力情況進行推導(dǎo)分析，進而獲得冰川運動的趨勢和內(nèi)部壓力演變的過程。

本發(fā)明第一較佳實施例提供了一種冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括框架、壓力計單元、變形計單元及計算設(shè)備；

所述框架為六面體結(jié)構(gòu)；

所述壓力計單元設(shè)置在所述框架的表面以獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)；

所述變形計單元設(shè)置在所述框架其余的表面以獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)變參數(shù)；

所述壓力計單元、變形計單元分別與所述計算設(shè)備電性連接，所述計算設(shè)備根據(jù)所述壓力計單元采集的主應(yīng)力參數(shù)及所述變形計單元采集的主應(yīng)變參數(shù)對所述框架所處冰川的運動進行估測。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述框架包括有三個相互垂直的三角形表面組成的第一三角形表面組，及由另外三個相互垂直的三角形表面組成的第二三角形表面組。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述壓力計單元包括三個壓力計，所述三個壓力計分別設(shè)置在所述第一三角形表面組中的各個三角形表面上。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述變形計單元包括三個變形計，所述三個變形計分別設(shè)置在所述第二三角形表面組中的各個三角形表面上。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述系統(tǒng)還包括定位單元，

所述定位單元設(shè)置在所述框架上，所述定位單元用于保護所述框架及支撐所述壓力計單元、變形計單元；

所述定位單元包括第一定位組、第二定位組及第三定位組，每個定位組包括定位圈體、水準(zhǔn)氣泡儀及電子測角儀；

所述水準(zhǔn)氣泡儀及電子測角儀均設(shè)置在所述定位圈體上，所述水準(zhǔn)氣泡儀用于測量所述定位圈體位置的水平度，所述電子測角儀用于測量所述系統(tǒng)的移動信息。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述第一定位組設(shè)置在第一平面，所述第二定位組與所述第三定位組分別設(shè)置在第二平面及第三平面上，其中，所述第一三角形表面組與第二三角形表面組相對于所述第一平面鏡像對稱，所述第一平面、第二平面及第三平面相互之間兩兩垂直。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述系統(tǒng)還包括一測量件，所述測量件為中空結(jié)構(gòu)，所述測量件一端與所述框架的任意一個頂點連接，所述壓力計單元、變形計單元及電子測角儀的信號電纜穿過中空結(jié)構(gòu)的測量件與所述計算設(shè)備進行連接。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述測量件的另一端設(shè)置有指北針，用于在所述框架發(fā)生移動時測量所述框架的走向及傾向。

在本發(fā)明較佳實施例中，所述測量件表面上還設(shè)置有刻度，所述刻度用于測量所述框架相對冰體表面的上下運動。

本發(fā)明較佳實施例還提供了一種冰川移動評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上述任意一項所述的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明較佳實施例提供了一種冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)及冰川移動評估系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括一六面體結(jié)構(gòu)的框架、壓力計單元、變形計單元及計算設(shè)備。其中，所述壓力計單元設(shè)置在所述框架的表面上，用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)；所述變形計單元設(shè)置在所述框架的其余表面上，用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)變參數(shù)。所述壓力計單元、變形計單元分別與所述計算設(shè)備電性連接，所述計算設(shè)備接收所述壓力計單元采集的主應(yīng)力參數(shù)及所述變形計單元采集的主應(yīng)變參數(shù)。由此，將預(yù)制的組成部分進行組裝即可得到所述系統(tǒng)，并通過所述系統(tǒng)獲取冰體內(nèi)部的主應(yīng)力參數(shù)及主應(yīng)變參數(shù)，從而根據(jù)所述主應(yīng)力參數(shù)及主應(yīng)變參數(shù)對冰體內(nèi)部的受力情況進行推導(dǎo)分析，以對所述框架所處的冰川的運動進行估測。

為使發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉本發(fā)明較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)的方框示意圖之一。

圖2為本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3為圖1中計算設(shè)備的方框示意圖。

圖4為本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖5為本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)的方框示意圖之二。

圖6為本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖之三。

圖標(biāo)：10-冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)；100-框架；101-第一三角形表面；102-第二三角形表面；103-第三三角形表面；104-第四三角形表面；105-第五三角形表面；106-第六三角形表面；110-第一三角形表面組；120-第二三角形表面組；200-壓力計單元；201-壓力計；300-變形計單元；301-變形計；400-計算設(shè)備；401-存儲器；402-存儲控制器；403-處理器；510-第一定位組；511-定位圈體；512-水準(zhǔn)氣泡儀；513-電子測角儀；600-測量件；601-第一端；602-第二端；610-指北針。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例。基于本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的系統(tǒng)或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

此外，術(shù)語“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語并不表示要求部件絕對水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

請參照圖1，圖1是本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10的方框示意圖之一。所述冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10包括壓力計單元200、變形計單元300及計算設(shè)備400。所述壓力計單元200用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)，所述變形計單元300用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)變參數(shù)。所述壓力計單元200、變形計單元300分別與所述計算設(shè)備400電性連接，所述計算設(shè)備400根據(jù)所述壓力計單元200、變形計單元300發(fā)送的數(shù)據(jù)對冰川的運動情況進行估測。

請參照圖2，圖2是本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)示意圖之一。所述冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10還包括框架100。其中，所述框架100為六面體結(jié)構(gòu)。在本實施例中，所述壓力計單元200設(shè)置在所述框架100的表面以獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)，所述變形計單元300設(shè)置在所述框架100的其余表面以獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)變參數(shù)。由此，通過所述系統(tǒng)測量得到所述冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)及主應(yīng)變參數(shù)，從而對所述框架100所處冰川的運動進行估測。

在本實施例的實施方式中，所述框架100可由9根金屬(比如，鋼)構(gòu)件組成。

在本實施例中，所述框架100包括第一三角形表面組110及第二三角形表面組120。所述第一三角形表面組110包括第一三角形表面101、第二三角形表面102及第三三角形表面103，三個三角形表面之間相互垂直。

其中，所述第一三角形表面組110中的三角形表面均為直角等腰三角形。所述第一三角形表面101的∠bac為直角，所述第二三角形表面102中的∠cad為直角，所述第三三角形表面103中的∠bad為直角。

所述第二三角形表面組120包括第四三角形表面104、第五三角形表面105及第六三角形表面106，上述三個三角形表面之間相互垂直。

其中，所述第二三角形表面組120中的三角形表面均為直角等腰三角形。所述第四三角形表面104的∠bec為直角，所述第五三角形表面105中的∠ced為直角，所述第六三角形表面106中的∠bed為直角。

在本實施例中，所述壓力計單元200包括三個壓力計201，三個壓力計201分別設(shè)置在所述第一三角形表面組110中的各個三角形表面上以獲得主應(yīng)力參數(shù)。由于第一三角形表面組110的三個三角形表面兩兩垂直，因此為運用力學(xué)分析主應(yīng)力參數(shù)提供了極大的便利。其中，由于振弦式壓力計具有讀數(shù)準(zhǔn)確的優(yōu)點，因此，在本實施例的實施方式中，所述壓力計201可以是振弦式壓力計。

在本實施例中，所述變形計單元300包括三個變形計301，三個變形計301分別設(shè)置在所述第二三角形表面組120中的各個三角形表面上以獲得主應(yīng)變參數(shù)。由于第二三角形表面組120的三個三角形表面兩兩垂直，因此為運用運動學(xué)分析主應(yīng)變參數(shù)提供了極大的便利。在本實施例的實施方式中，所述變形計301可以是電阻式變形計，電阻式變形計是一種把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉(zhuǎn)換為電阻值變化的傳感器。

其中，所述壓力計201、變形計301均可以設(shè)置在三角形表面的中心位置處，從而更準(zhǔn)確地測量主應(yīng)力參數(shù)及主應(yīng)變參數(shù)。

請參照圖3，圖3是圖1中計算設(shè)備400的方框示意圖。所述計算設(shè)備400可以是，但不限于，個人電腦(personalcomputer，pc)、平板電腦等。所述計算設(shè)備400包括存儲器401、存儲控制器402及處理器403。所述存儲器401、存儲控制器402及處理器403各元件之間直接或間接地電性連接，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。

其中，所述存儲器401可以用于存儲所述壓力計單元200及變形計單元300發(fā)送的數(shù)據(jù)，還可以存儲有對所述數(shù)據(jù)進行分析的分析系統(tǒng)，分析系統(tǒng)在所述存儲器401中的形式可以是軟件或固件。所述存儲器401可以是，但不限于，隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)，只讀存儲器(readonlymemory，rom)等。所述處理器403以及其他可能的組件對存儲器401的訪問可在所述存儲控制器402的控制下進行。

所述處理器403可能是一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。上述的處理器403可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、網(wǎng)絡(luò)處理器(networkprocessor，np)等。

可以理解，圖3所示的結(jié)構(gòu)僅為示意，計算設(shè)備400還可包括比圖3中所示更多或者更少的組件，或者具有與圖3所示不同的配置。圖3中所示的各組件可以采用硬件、軟件或其組合實現(xiàn)。

在本實施例中，所述冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10還包括定位單元。所述定位單元設(shè)置在所述框架100上，所述定位單元用于保護所述框架100及支撐所述壓力計單元200、變形計單元300。

其中，所述定位單元包括第一定位組510、第二定位組及第三定位組。請參照圖4，圖4是本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)示意圖之二(圖中只示出第一定位組510)。所述第一定位組510、第二定位組及第三定位組均包括定位圈體511、水準(zhǔn)氣泡儀512及電子測角儀513。

所述定位圈體511為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，可以由金屬材料(比如，不銹鋼)制成。所述壓力計201或變形計301可通過一些固定系統(tǒng)(比如，金屬絲)固定在所述定位圈體511上。

所述水準(zhǔn)氣泡儀512及電子測角儀513均設(shè)置在所述定位圈體511上。所述水準(zhǔn)氣泡儀512用于測量所述定位圈體511位置的水平度，通過所述水準(zhǔn)氣泡儀512可將所述定位圈體511放置平衡。

請參照圖5，圖5是本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10的方框示意圖之二。所述電子測角儀513與所述計算設(shè)備400電性連接。所述電子測角儀513用于獲得所述框架100的移動(比如，平動、轉(zhuǎn)動)信息。

在本實施例中，所述第一定位組510設(shè)置在第一平面，所述第二定位組與所述第三定位組分別設(shè)置在第二平面及第三平面上。其中，所述第一三角形表面組110與第二三角形表面組120相對于所述第一平面鏡像對稱，所述第一平面、第二平面及第三平面相互之間兩兩垂直。

請參照圖6，圖6是本發(fā)明較佳實施例提供的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)示意圖之三。所述冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10還包括一測量件600。所述測量件600為中空結(jié)構(gòu)，所述測量件600包括第一端601及第二端602。所述第一端601與所述框架100的任意一個頂點連接，所述壓力計單元200、變形計單元300及電子測角儀513的信號電纜穿過中空結(jié)構(gòu)的測量件600與所述計算設(shè)備400連接。通過將所述冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10(不含計算設(shè)備400)埋設(shè)于冰體的不同深度位置處，所述計算設(shè)備400獲得冰體內(nèi)部不同深度處的三維運動特征，同時獲取了冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力大小、方向和主應(yīng)變的大小、方向，對獲得的數(shù)據(jù)分析后獲得主應(yīng)力及主應(yīng)變的分布規(guī)律及變化特征。同時將所述框架100埋設(shè)入冰體后，還可以用原地的冰屑進行回填凍結(jié)，以減少施工對測量結(jié)果和精度的干擾。

在本實施例中，所述第二端602設(shè)置有指北針610。在實際應(yīng)用中，將所述框架100埋設(shè)于冰體內(nèi)部時，所述測量件600與冰體表面垂直。所述測量件600上的指北針610外露于冰體表面一定高度，所述指北針610用于在所述框架100發(fā)生移動時測量所述框架100的走向及傾向，從而在冰體表面獲取所述框架100的三維運動特征。

在本實施例中，所述測量件600表面上還設(shè)置有刻度，所述刻度用于測量所述框架100相對所述冰體表面的上下運動。

本發(fā)明較佳實施例還提供一種冰川移動評估系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括上述的冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)10。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種冰體內(nèi)應(yīng)力形變檢測系統(tǒng)及冰川移動評估系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括框架、壓力計單元、變形計單元及計算設(shè)備。其中，所述框架為六面體結(jié)構(gòu)，用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)力參數(shù)的壓力計單元設(shè)置在所述框架的表面，用于獲取冰體內(nèi)部任意一點的主應(yīng)變參數(shù)的變形計單元設(shè)置在所述框架的其余表面。所述計算設(shè)備分別與所述壓力計單元、變形計單元電性連接，得到所述壓力計單元采集的主應(yīng)力參數(shù)及所述變形計單元采集的主應(yīng)變參數(shù)，經(jīng)過計算和推導(dǎo)后，獲得該點的主應(yīng)力狀態(tài)和主應(yīng)變狀態(tài)，從而為冰川幾何運動和受力進行分析和數(shù)據(jù)支持。

除此之外，還可以在使用時將單獨的框架、壓力計單元、變形計單元及計算設(shè)備經(jīng)過組裝得到所述系統(tǒng)，這使得所述系統(tǒng)適用性更強。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。