基于芯抽动式变电感器的地下变形三维测量的研究
发布时间：2021-01-18 11:07
地下变形监测作为地质灾害监测的重要手段发挥着重要的作用,而地下变形发生时岩土体必定产生相应的位移,本文针对现有的地下变形监测技术存在的操作复杂、安装困难、易损坏等问题,提出了基于芯抽动式变电感器的地下变形三维测量技术,针对地下岩土体位移量与位移方向进行监测,以下为本文具体工作内容:1.分析现有的地下变形监测技术的优点与局限性,并将多种技术手段中可借鉴之处用于地下变形监测传感器的设计。2.研究互感原理、可变电感器、倾斜测量、地磁测量等技术,对传感器结构进行了设计。3.根据传感器测量需求对器件进行选型,设计并制作传感器硬件电路,并调试电路功能。4.搭建实验平台,编写了传感器下位机主程序与上位机软件,实现了对实验平台的控制与实验数据的采集与存储。5.设计并制作相应结构将电感线在传感器单元中进行安装,通过实验标定电感线内芯抽出长度与测量电压的关系。利用倾斜测量传感器与磁力计实现了传感器单元倾斜角与倾斜方位的测量。设计并进行位移标定实验采集互感电压数据与相应的位移数据。6.利用位移标定实验得到的数据建立数学模型,通过实验测量传感器单元间的相对位移值并与实际位移值对比,实验得到传感器水平位移与竖直...
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浙江遂昌苏村山体滑坡现场
中国计量大学硕士学位论文4自动进行。尽管固定式测斜仪可以自动测量但其成本较高，另外由于它内部传感探头与串联结构连接处有一定距离，在测量过程中会缺失一些较为重要的监测数据，因而存在一定局限性。测斜仪由倾斜传感探头、读数计、传输电缆等构成。倾斜传感探头内部集成了倾斜测量模块，连接读数计便可直接读出测斜探头的倾斜角度。图1.2测斜仪安装与位移计算示意图。图1.2测斜仪安装与位移计算示意图滑动式测斜仪工作原理如下：测斜探头在测斜管内沿一个方向滑动固定距离，分别在在每段记录这段管与铅垂线方向的夹角平均值，管长为L,则这段管的水平位移增量为,则可计算出：=(1-1)全程滑动完成后，得到总体水平位移量[33]s：s=∑(1-2)测斜仪应用广泛，且整体系统较为可靠，结构简单，但存在一些局限性：(1)测量误差受一些外界因素影响，测斜仪测斜管在土体中会发生不随土体运动变形的情况，经累计后误差较大[34]，安装铺设会使测斜管发生偏转，影响测量精度[35]。(2)测斜管用在软土中时，自身刚度大于软土，变形量偏小[36]。(3)测斜管受力变形后，测斜探头无法正常在测斜管内滑动，影响测量的
中国计量大学硕士学位论文5正常进行[37]。(4)现有的测斜仪操作复杂，安装要求较高，无法实时测量且自动化程度偏低。1.2.2时域反射技术时域反射技术（TimeDomainReflectometry）简称TDR技术，在上世纪30年代诞生于欧美国家，最初用于定位电力与通信线路发生故障与缺陷的部位，因此早期被称为闭路雷达[38]，国外上世纪70~80年代开始将其应用于土壤含水率的检测[39]，上世纪90年代TDR技术开始被用于滑坡监测[40]及基础设施完整性分析[41]。国内TDR技术的研究起始于20世纪90年代末期，早期因国内技术方面的空白，均采用国外的仪器进行相关的研究，这限制了我国时域反射设备的发展。经过多年的发展与技术迭代，TDR设备逐渐被用来进行岩土体变形相关的研究，在公路边坡监测[42]、滑坡监测[43]、基坑变形监测[44]等应用中发挥了一定的作用。图1.3时域反射监测系统示意图图1.3为时域反射监测系统示意图。TDR设备通常由脉冲发生装置、传感电缆、信号分析及数据处理装置组成。TDR设备工作原理为：TDR设备内部的信号发生模块对传感电缆通入脉冲信号，同时设备内部的接收模块接收来自传感电缆反射回来的信号，当电缆上某处发生剪切形变时，TDR设备的接收模块接收到的信号将发生变化，通过对反射信号进行分析，计算出电缆上发生形变的位置。TDR设备的传感线缆一般采用同轴电缆，其主要用于监测岩土体剪切运动，因为同轴线缆拉伸变形量极为有限，因而对于岩土体形变致使电缆发生拉伸形变时的监测效果并不理想。后续有学者通过改进传感线缆，将螺旋线[45]作为传感线缆，可用于岩土体形变致使线缆出现拉伸变形位置的监测，但该方
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于互感式位移传感器的小口径火炮内径测量系统设计[J]. 裴金顶,李远哲,张智诠,于广春,贾宇飞. 计算机测量与控制. 2018(10)
[2]连云港徐圩地面沉降BOTDR监测与评价[J]. 刘苏平,施斌,张诚成,顾凯,孙梦雅,杨鹏,卢毅. 水文地质工程地质. 2018(05)
[3]浅谈地质灾害及其防治措施[J]. 戴红星. 四川建筑. 2018(04)
[4]测斜仪在基坑深层水平位移监测中的应用[J]. 彭桢. 北京工业职业技术学院学报. 2018(03)
[5]基于深部位移监测的堆积体稳定性分析[J]. 胡爱国. 成都大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]2017中国土地矿产海洋资源统计公报[J]. 国土资源通讯. 2018 (10)
[7]GPS测量技术在地质灾害治理及环保方面的应用研究[J]. 杨红生. 世界有色金属. 2018(05)
[8]BOTDR构建下的山体滑坡监测应用思路探索[J]. 范晓梅,田万生,潘建磊. 西部资源. 2018(02)
[9]利用阵列式位移传感系统进行地质灾害深部位移动态监测与分析[J]. 邱冬炜,祝思君,王来阳,段明旭. 测绘通报. 2018(03)
[10]中国2005-2016年地质灾害的时空变化及影响因素分析[J]. 章诗芳,王玉芬,贾蓓,赵尚民. 地球信息科学学报. 2017(12)
博士论文
[1]基于惯性测量的滑坡位移监测研究[D]. 张永权.中国地质大学 2016
[2]地下位移测量方法及理论研究[D]. 申屠南瑛.浙江大学 2013
[3]基于螺旋线的岩土变形分布式测量技术研究[D]. 童仁园.华东师范大学 2013
[4]分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D]. 刘永莉.浙江大学 2011
硕士论文
[1]地基雷达在大坝及滑坡监测中的应用研究[D]. 朱庆辉.中国地质大学(北京) 2018
[2]基于ZigBee/RS-485双模式通信的环境监控系统的研究[D]. 王宇飞.华中师范大学 2018
[3]基于STM32的三轴磁通门磁强计研究[D]. 汪汉国.苏州大学 2018
[4]基于RS-485的抄表系统硬件实现及采集成功率的数据分析[D]. 吕炳霖.山东大学 2017
[5]适合钢轨缺陷检测的超声导波激励源设计[D]. 胡伊菁.武汉纺织大学 2017
[6]便携式DDS信号源设计[D]. 舒小平.华中师范大学 2015
[7]智能数字测斜仪的研制[D]. 杜华程.山东理工大学 2015
[8]基于DDS任意波形信号发生器设计[D]. 姜有亮.齐齐哈尔大学 2015
[9]测斜仪设计与应用[D]. 卢义.西南交通大学 2015
[10]基于单片机的连续测斜仪系统设计[D]. 计鑫山.河北大学 2014
本文编号：2984842
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
浙江遂昌苏村山体滑坡现场
中国计量大学硕士学位论文4自动进行。尽管固定式测斜仪可以自动测量但其成本较高，另外由于它内部传感探头与串联结构连接处有一定距离，在测量过程中会缺失一些较为重要的监测数据，因而存在一定局限性。测斜仪由倾斜传感探头、读数计、传输电缆等构成。倾斜传感探头内部集成了倾斜测量模块，连接读数计便可直接读出测斜探头的倾斜角度。图1.2测斜仪安装与位移计算示意图。图1.2测斜仪安装与位移计算示意图滑动式测斜仪工作原理如下：测斜探头在测斜管内沿一个方向滑动固定距离，分别在在每段记录这段管与铅垂线方向的夹角平均值，管长为L,则这段管的水平位移增量为,则可计算出：=(1-1)全程滑动完成后，得到总体水平位移量[33]s：s=∑(1-2)测斜仪应用广泛，且整体系统较为可靠，结构简单，但存在一些局限性：(1)测量误差受一些外界因素影响，测斜仪测斜管在土体中会发生不随土体运动变形的情况，经累计后误差较大[34]，安装铺设会使测斜管发生偏转，影响测量精度[35]。(2)测斜管用在软土中时，自身刚度大于软土，变形量偏小[36]。(3)测斜管受力变形后，测斜探头无法正常在测斜管内滑动，影响测量的
中国计量大学硕士学位论文5正常进行[37]。(4)现有的测斜仪操作复杂，安装要求较高，无法实时测量且自动化程度偏低。1.2.2时域反射技术时域反射技术（TimeDomainReflectometry）简称TDR技术，在上世纪30年代诞生于欧美国家，最初用于定位电力与通信线路发生故障与缺陷的部位，因此早期被称为闭路雷达[38]，国外上世纪70~80年代开始将其应用于土壤含水率的检测[39]，上世纪90年代TDR技术开始被用于滑坡监测[40]及基础设施完整性分析[41]。国内TDR技术的研究起始于20世纪90年代末期，早期因国内技术方面的空白，均采用国外的仪器进行相关的研究，这限制了我国时域反射设备的发展。经过多年的发展与技术迭代，TDR设备逐渐被用来进行岩土体变形相关的研究，在公路边坡监测[42]、滑坡监测[43]、基坑变形监测[44]等应用中发挥了一定的作用。图1.3时域反射监测系统示意图图1.3为时域反射监测系统示意图。TDR设备通常由脉冲发生装置、传感电缆、信号分析及数据处理装置组成。TDR设备工作原理为：TDR设备内部的信号发生模块对传感电缆通入脉冲信号，同时设备内部的接收模块接收来自传感电缆反射回来的信号，当电缆上某处发生剪切形变时，TDR设备的接收模块接收到的信号将发生变化，通过对反射信号进行分析，计算出电缆上发生形变的位置。TDR设备的传感线缆一般采用同轴电缆，其主要用于监测岩土体剪切运动，因为同轴线缆拉伸变形量极为有限，因而对于岩土体形变致使电缆发生拉伸形变时的监测效果并不理想。后续有学者通过改进传感线缆，将螺旋线[45]作为传感线缆，可用于岩土体形变致使线缆出现拉伸变形位置的监测，但该方
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于互感式位移传感器的小口径火炮内径测量系统设计[J]. 裴金顶,李远哲,张智诠,于广春,贾宇飞. 计算机测量与控制. 2018(10)
[2]连云港徐圩地面沉降BOTDR监测与评价[J]. 刘苏平,施斌,张诚成,顾凯,孙梦雅,杨鹏,卢毅. 水文地质工程地质. 2018(05)
[3]浅谈地质灾害及其防治措施[J]. 戴红星. 四川建筑. 2018(04)
[4]测斜仪在基坑深层水平位移监测中的应用[J]. 彭桢. 北京工业职业技术学院学报. 2018(03)
[5]基于深部位移监测的堆积体稳定性分析[J]. 胡爱国. 成都大学学报(自然科学版). 2018(02)
[6]2017中国土地矿产海洋资源统计公报[J]. 国土资源通讯. 2018 (10)
[7]GPS测量技术在地质灾害治理及环保方面的应用研究[J]. 杨红生. 世界有色金属. 2018(05)
[8]BOTDR构建下的山体滑坡监测应用思路探索[J]. 范晓梅,田万生,潘建磊. 西部资源. 2018(02)
[9]利用阵列式位移传感系统进行地质灾害深部位移动态监测与分析[J]. 邱冬炜,祝思君,王来阳,段明旭. 测绘通报. 2018(03)
[10]中国2005-2016年地质灾害的时空变化及影响因素分析[J]. 章诗芳,王玉芬,贾蓓,赵尚民. 地球信息科学学报. 2017(12)
博士论文
[1]基于惯性测量的滑坡位移监测研究[D]. 张永权.中国地质大学 2016
[2]地下位移测量方法及理论研究[D]. 申屠南瑛.浙江大学 2013
[3]基于螺旋线的岩土变形分布式测量技术研究[D]. 童仁园.华东师范大学 2013
[4]分布式光纤传感技术在边坡工程监测中的应用研究[D]. 刘永莉.浙江大学 2011
硕士论文
[1]地基雷达在大坝及滑坡监测中的应用研究[D]. 朱庆辉.中国地质大学(北京) 2018
[2]基于ZigBee/RS-485双模式通信的环境监控系统的研究[D]. 王宇飞.华中师范大学 2018
[3]基于STM32的三轴磁通门磁强计研究[D]. 汪汉国.苏州大学 2018
[4]基于RS-485的抄表系统硬件实现及采集成功率的数据分析[D]. 吕炳霖.山东大学 2017
[5]适合钢轨缺陷检测的超声导波激励源设计[D]. 胡伊菁.武汉纺织大学 2017
[6]便携式DDS信号源设计[D]. 舒小平.华中师范大学 2015
[7]智能数字测斜仪的研制[D]. 杜华程.山东理工大学 2015
[8]基于DDS任意波形信号发生器设计[D]. 姜有亮.齐齐哈尔大学 2015
[9]测斜仪设计与应用[D]. 卢义.西南交通大学 2015
[10]基于单片机的连续测斜仪系统设计[D]. 计鑫山.河北大学 2014
本文编号：2984842
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