14760.地下變形三維測(cè)量磁環(huán)傳感方法及傳感器

1、碩士學(xué)位論文MASTERDISSERTATION地下變形三維測(cè)量磁環(huán)傳感方法及傳感器TheSensfDetectingThreeDimensionalUndergroundDefmationUsedbySensingMethodofMagicRing作者謝揚(yáng)名導(dǎo)師李青教授學(xué)科檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置中國(guó)計(jì)量學(xué)院二〇一四年三月I地下變形三維測(cè)量磁環(huán)傳感方法及傳感器摘要摘要：因地下巖土體變形所引起的滑坡災(zāi)害時(shí)常發(fā)生并對(duì)人類社會(huì)危害巨大。能否直觀

2、反應(yīng)出地下巖土體的變形情況是各類滑坡監(jiān)測(cè)指標(biāo)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對(duì)存在滑坡風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，可起到預(yù)警的作用。國(guó)內(nèi)外對(duì)于巖土體深部的形變監(jiān)測(cè)主要利用測(cè)斜儀、多點(diǎn)位移計(jì)和TDR同軸電纜。然而這三種主流的測(cè)量方法均不能有效的反映出地下巖土體的三維變形?；诖?，筆者提出了一種基于霍爾效應(yīng)的磁環(huán)傳感方法來(lái)監(jiān)測(cè)地下三維變形。常見的滑坡類型有旋轉(zhuǎn)型滑坡和平移型滑坡。以此為研究對(duì)象，提出測(cè)量方案：將多個(gè)圓柱形長(zhǎng)筒狀的測(cè)量單元沿著共同的中軸線串接

3、后以一定的方位埋入待測(cè)土體，通過(guò)測(cè)量所有相鄰單元間的空間相對(duì)位移來(lái)反映出測(cè)量區(qū)域內(nèi)地下巖土體的三維變形情況。將霍爾傳感器陣列、磁環(huán)以及電路板安裝在圓柱形測(cè)量單元之中，并建立圓柱形坐標(biāo)系來(lái)定位測(cè)量單元的空間位置。當(dāng)?shù)叵聨r土體發(fā)生變形時(shí)，會(huì)使得相鄰測(cè)量單元發(fā)生空間相對(duì)位移。通過(guò)采集一系列的電壓數(shù)據(jù)，再調(diào)用相應(yīng)的算法就可得到其中一個(gè)測(cè)量單元相對(duì)于另一個(gè)測(cè)量單元的空間三維坐標(biāo)和兩者的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，依次改變單個(gè)霍爾傳感器與磁環(huán)的空間

4、相對(duì)位置以標(biāo)定放置于測(cè)量單元中的傳感器。采用標(biāo)定的數(shù)據(jù)，根據(jù)磁環(huán)的磁場(chǎng)分布并結(jié)合MATLAB軟件得到霍爾傳感器輸出電壓的等值線，依據(jù)此等值線特征，提出基于四個(gè)霍爾傳感器陣列的測(cè)量模型。對(duì)于空間任意位置的一個(gè)磁環(huán)，由于磁場(chǎng)的激勵(lì)，每一個(gè)霍爾傳感器都會(huì)輸出一個(gè)特定的霍爾電壓值，而每一個(gè)霍爾電壓值都對(duì)應(yīng)這一條電壓等值線，理論上四條電壓等值線必交于一點(diǎn)，該點(diǎn)就是磁環(huán)的空間三維坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)際上通過(guò)近似處理，也可得到此點(diǎn)?；诖吮憧傻玫絻上噜彍y(cè)量單元