一种基于光学原理的测斜装置

摘要

本发明公开了一种基于光学原理的测斜装置，包括测斜导管，所述测斜导管的内壁开设有多组导槽，还包括井下测斜机构和井上测高机构；所述井下测斜机构包括探头，所述探头包括密闭壳体、激光陀螺和CCD图像传感器，所述激光陀螺设置在所述密闭壳体的顶部、且向下发射竖直激光束，所述CCD图像传感器设置在所述密闭壳体的底部，所述密闭壳体的外壁安装有与所述导槽相对应的滚轮；所述井上测高机构包括相连接的刻度齿轮和计算机，所述刻度齿轮通过绞绳与密闭壳体的顶部连接，所述计算机与CCD图像传感器连接。本发明可以实现对深部岩土体内部的变形测量，得到预埋钻孔的三维变形曲线。

主权项

一种基于光学原理的测斜装置，该装置包括设置在预埋钻孔内的测斜导管，所述测斜导管的内壁沿轴向均匀开设有多组导槽，其特征在于，该装置还包括井下测斜机构和井上测高机构；所述井下测斜机构包括设置在所述测斜导管内的探头，所述探头包括密闭壳体、激光陀螺和CCD图像传感器，所述激光陀螺设置在所述密闭壳体的顶部中央、且向下发射竖直激光束，所述CCD图像传感器设置在所述密闭壳体的底部，所述密闭壳体的外壁安装有与所述多组导槽相对应的滚轮；所述井上测高机构包括相连接的刻度齿轮和计算机，所述刻度齿轮通过绞绳与密闭壳体的顶部连接，所述计算机与CCD图像传感器连接；测量时，先将探头底端与测斜导管的入口处持平，记录此时刻度齿轮的读数，再将探头通过滚轮和导槽平稳下放一个高度Δz，探头下放的高度Δz通过刻度齿轮的读数得出，激光陀螺向下发射的竖直激光束投射到CCD图像传感器上，CCD图像传感器通过其接收板上的刻度实时读出激光束的水平位置信息Δx和Δy，如此直至将探头下放到测斜导管的底部，探头每下方一个高度Δz，其对应的激光束的水平位置信息记为Δx(z)和Δy(z)，由此可得在任一高度z激光的位置偏差Δx和Δy，并据此绘制激光束的水平偏移曲线，其中，$x={\int }_0^z{\mathrm{sin\theta }}_{x}dz\approx {\int }_0^z\frac{\partial x}{\partial z}dz\approx \Sigma \frac{\Delta x}{L}\Delta z---\left(1\right),$$y={\int }_0^z{\mathrm{sin\theta }}_{y}dz\approx {\int }_0^z\frac{\partial y}{\partial z}dz\approx \Sigma \frac{\Delta y}{L}\Delta z---\left(2\right),$其中，倾斜角度θ_x和θ_x分别是钻孔倾斜后与铅直方向在x‑z和y‑z平面内的夹角，L为探头的高度。