[发明专利]一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统，其特征是：包括后台主站(1)、前端传感器(2)，后台主站(1)与前端传感器(2)之间通过无线公共通信网络通信连接；后台主站(1)中构建有被监测隧道的3D空间模型；

前端传感器(2)包括基准装置(2.1)、位移检测装置(2.2)；基准装置(2.1)包括数据采集通信模块(2.1.1)、检测基准组件(2.1.2)，检测基准组件(2.1.2)固定设置在数据采集通信模块(2.1.1)一侧面；位移检测装置(2.2)包括光机组件(2.2.1)、光机控制器(2.2.2)、检测基准组件(2.1.2)；光机控制器(2.2.2)与光机组件(2.2.1)电性连接；位移检测装置(2.2)的检测基准组件(2.1.2)固定设置在光机组件(2.2.1)其中一侧面，相对检测基准组件(2.1.2)安装侧面固定设置有镜头组件(2.2.1.7)；镜头组件(2.2.1.7)上设置有场镜；

前端传感器(2)安装时，基准装置(2.1)设置有一个，固定安装在隧道一端顶部或侧壁，基准装置(2.1)的检测基准组件(2.1.2)朝向隧道内侧；位移检测装置(2.2)设置有若干个，以后一个镜头组件(2.2.1.7)对准前一个检测基准组件(2.1.2)的方式，固定安装在隧道中段顶部或侧壁；基准装置(2.1)、位移检测装置(2.2)之间电性连接；

光机组件(2.2.1)包括壳体(2.2.1.1)、激光源(2.2.1.2)、水平振镜(2.2.1.8)、垂直振镜(2.2.1.9)、分光镜(2.2.1.5)、激光接收装置(2.2.1.6)、镜头组件(2.2.1.7)；镜头组件(2.2.1.7)固定设置在壳体(2.2.1.1)一侧面，形成密封腔体，激光源(2.2.1.2)、水平振镜(2.2.1.8)、垂直振镜(2.2.1.9)、分光镜(2.2.1.5)、激光接收装置(2.2.1.6)固定设置在密封腔体中，构成激光发射、接收光路；水平振镜(2.2.1.8)、垂直振镜(2.2.1.9)分别连接有振镜电机，光机组件(2.2.1)工作时，水平振镜(2.2.1.8)、垂直振镜(2.2.1.9)由振镜电机驱动做匀速摆动；

位移检测装置(2.2)工作时，激光源(2.2.1.2)发出激光束，经水平振镜(2.2.1.8)、垂直振镜(2.2.1.9)反射后形成水平或垂直双向扫描的激光束，激光束双向扫描一次为一个扫描周期；水平或垂直扫描的激光束穿过分光镜(2.2.1.5)后，再经镜头组件(2.2.1.7)的场镜射出；当水平或垂直扫描的激光束照在前一个基准装置(2.1)或位移检测装置(2.2)的检测基准组件(2.1.2)的激光靶球上时，水平或垂直扫描的激光束原路返回，经分光镜(2.2.1.5)反射进入激光接收装置(2.2.1.6)形成明亮光斑；

激光接收装置(2.2.1.6)在一个扫描周期内有两个基准光斑，且两个基准光斑在时间轴上的位置分别为1/4T和3/4T；当隧道发生变形时，位移检测装置(2.2)相对前一个基准装置(2.1)或位移检测装置(2.2)之间会发生水平、垂直方向的位移，受此位移影响，激光接收装置(2.2.1.6)在一个扫描周期内形成的两个明亮光斑在时间轴上的位置会发生改变，即两个明亮光斑与原基准光斑发生分离，根据分离时间差计算出位移检测装置(2.2)相对前一个基准装置(2.1)或位移检测装置(2.2)之间水平、垂直方向位移的具体数值；根据两个光斑是处于基准光斑的内或外，判断水平或垂直方向位移的方向。

2.根据权利要求1所述基于激光位移检测装置的隧道变形监测系统，其特征是：检测基准组件(2.1.2)包括激光靶球罩(2.1.2.1)、激光靶球(2.1.2.2)，激光靶球罩(2.1.2.1)为浅盆状，激光靶球(2.1.2.2)固定设置在激光靶球罩(2.1.2.1)底部；检测基准组件(2.1.2)固定设置在相对壳体(2.2.1.1)设置镜头组件(2.2.1.7)的侧面，或固定设置在数据采集通信模块(2.1.1)一侧面。