[发明专利]一种阵列式多维度测斜仪

说明书

本发明提供了一种阵列式多维度测斜仪，该阵列式多维度测斜仪包括两两相互依次连接的若干节传感器模块共同组成一个测斜阵列，每一节传感器模块均包括三轴重力加速度数据采集单元、三轴地磁数据采集单元和处理器单元，该三轴重力加速度数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴重力加速度分量数据，该三轴地磁数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴地磁分量数据，该处理器单元用于根据三轴重力加速度分量数据和三轴地磁分量数据，通过预设姿态解算算法计算其对应的传感器模块的姿态信息。

技术领域

本发明涉及土木工程监测的技术领域，特别涉及一种阵列式多维度测斜仪。

背景技术

阵列式多维度测斜仪是利用其内置的传感器，并结合适当的算法感知自身的空间姿态位置变化。该阵列式测斜仪适用于深度测斜、挠度监测和隧道收敛性等不同方面的监测应用，其广泛应用于大坝、桥梁、道路、隧道、基坑和边坡等不同建筑结构体的连续变形监测。

目前，测斜方式主要分为人工测斜和自动化测斜。现有的自动化测斜是利用三轴加速度传感器，测量和采集被测物在X轴、Y轴、Z轴上的倾角，再利用三角函数分别求出被测物在X轴、Y轴、Z轴上的位移，在计算出单节设备各自的测斜数据后，再将所有单节设备的测斜数据进行累加处理，从而得到关于被测物整体的测斜结果。但是，由于阵列式多维度测斜仪是通过若干个单节设备级联组成的，一般来说单节设备的级联数量可达到240节，当每个单节设备自身的长度和级联数量到达一定程度时，该阵列式多维度测斜仪的整体长度就会相当长，在应用过程中容易发生旋转或扭转，因而使该阵列式多维度测斜仪的测量结果不准确。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种阵列式多维度测斜仪，该阵列式多维度测斜仪包括两两相互依次连接的若干节传感器模块共同组成一个测斜阵列，每一节传感器模块均包括三轴重力加速度数据采集单元、三轴地磁数据采集单元和处理器单元，该三轴重力加速度数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴重力加速度分量数据，该三轴地磁数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴地磁分量数据，该处理器单元用于根据三轴重力加速度分量数据和三轴地磁分量数据，通过预设姿态解算算法计算其对应的传感器模块的姿态信息。首先，该阵列式多维度测斜仪通过一种新的姿态解算方法直接求解出每节传感器模块中上端点相对于下端点的相对空间坐标，该姿态解算方法还可以根据实际需要灵活选择是否将三轴地磁数据采集单元采集到的三轴地磁分量数据融合到计算过程中；其次，该阵列式多维度测斜仪将三轴重力加速度数据采集单元和三轴地磁数据采集单元相互结合，并利用三轴地磁数据采集单元采集到的三轴地磁分量数据对该阵列式多维度测斜仪由于发生扭转情况而导致的计算误差进行修正，从而保证测量数据的准确性和有效性；最后，该阵列式多维度测斜仪还可以灵活应用于2D或者3D等不同空间姿态位置测量场景中。

本发明提供一种阵列式多维度测斜仪，其特征在于：

所述阵列式多维度测斜仪包括两两相互依次连接的若干节传感器模块；

所述若干节传感器模块共同组成一个测斜阵列；

每一节传感器模块均包括三轴重力加速度数据采集单元、三轴地磁数据采集单元和处理器单元；其中，

所述三轴重力加速度数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴重力加速度分量数据；

所述三轴地磁数据采集单元用于采集其对应的传感器模块的三轴地磁分量数据；

所述处理器单元用于根据所述三轴重力加速度分量数据和所述三轴地磁分量数据，通过预设姿态解算算法计算其对应的传感器模块的姿态信息；

进一步，所述处理器单元包括传感器模块扭转判断子单元和姿态解算算法运行子单元；其中，

所述传感器模块扭转判断子单元用于判断其对应的传感器模块整体是否发生扭转；