專利名稱：一種雙光束地基沉降檢測裝置及檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種工程測量檢測裝置及檢測方法，特別是建筑工程地基沉降檢測 裝置及用該裝置檢測地基沉降的方法。
背景技術：
在建重A工程中，當天然地基不能滿足建^;物對地基的強度、變形及抗震等要求 時需要對地基進行加固處理，以保證建筑物的安全穩定和正常使用。特別是當工程 建筑建在軟土地基上時，首先要進行預壓加固來消除地基沉降，加固過程必須進行 沉降觀測，以便及時分析地基的加固程度，確定是否達到設計要求。 一些現場試驗， 如靜載試樁、復合地基載荷試驗等都需要通過沉降觀測結果來確定地基承載能力。 同時，通過沉降觀測還可積累大量經驗資料，反算地基變形參數，為后續工程設計 計算提供依據。
經過多年的發展，各種沉降觀測方法不斷完善，觀測儀器類型也不斷涌現，諸
如采用百分表直接進行沉降觀測；禾,iSl器水平面相同的原理進行沉降觀測的靜 力7jC準觀測；深標點水準儀；磁環式沉降儀；固定式沉降儀等等。上述觀測儀器雖 然都能實現地基沉降的觀測，但其適用的地質工程割牛各不相同，仍然存在諸多不 足的地方。比如，傳統的靜力水準觀測法用于室內觀測比較容易，但用于實際工程 觀測時，由于受現場復雜^l牛、天氣變化異常等因素的影響而使得實際操作比較困 難，測量的準確性和穩定性不高；深標點水準儀僅適合于硬土層，而磁環式沉降儀 僅適合于軟土層，且兩種觀測儀器成 高，不利于現場實測操作。本專利申請的 設計人之一曾獲得中國專利"一種激光準直檢測儀"(專利號94246281.5)的專 利權，該專利將激光準直技術及光電檢測原理引入工程檢測裝置，用于測量待測點 或待測面的形變，其不足之處在于，由于激光光束單一，檢測過程中會產生光漂， 至使測量值可能產生誤差，穩定性不夠高。而利用激光準直技術及光電檢測原理來檢測地基沉降的設備和方法，目前尚未檢索到。
發明內容
本專利申請在上述"一種激光準直檢測僅"專利的基礎上，進一步將其完善為 檢測地基沉降的成套檢測設備。
本發明的目的，不僅在于提供一種禾擁激光準直技術和光電檢測原理艦行建
筑工程地基沉降檢測的成套裝置;及利用該裝置檢測地基沉降的方法，而且使用該
檢測裝置和該檢測方法應能有效地消除激光光束傳遞過程中的光漂現象并提高測
量的穩定性及準確性。
本發明的目的是這樣實現的
地基沉降檢測的成套裝置包括一個激光器l， 一個光學準直系統2， 一個光電 測尺接收裝置4A，所述光電測尺接收裝置包括硅光電纟 光筒5、直流微安表頭6、 數顯游標卡尺7、游標卡尺數顯窗口8、固定鐵坐9 、 二象硅光電池IO。本裝置還 包括一個分束鏡3，另^個與4A結構相同的光電觀U尺接收裝置4B，所述分束鏡為 半反半射透鏡。
禾l傭該裝置檢測地基沉降的方》跑括設備的安裝與設備的使用； 設備的安裝:于待測點之外無沉降的區域內0 6 0米范圍內布置好激光器1， 光學準直系統2和分束鏡3，激光器1與光學準直系統2連接為一體，分束鏡3置 于光學準直系統2前;敫光束行進路途中，將一光電測尺接收裝置4A的固定鐵坐9 固定于待測點樁柱上，將另一光電測尺4B的固定鐵座固定于觀測點以外無沉降的 一靜止參考點上，參考點位置的選擇應使其到分束鏡的距離與待測點到分束鏡的距 離相等，并應能滿足分束鏡的位置和安禁角度經調整后出射的兩束光線與原光束等 高且兩束光線相互垂直地被兩個光電測尺接收裝置4A和4B所接收，光電測尺接收 裝置4 A的尺身應垂直于7jC平面安裝，其安裝角度應讓激光束垂直射入硅光電、 鵬 光筒5，并保證兩個光電測尺接收裝置的游標卡尺7尺面與激光束基準線垂直；設備
5的使用:在待測點發生沉降前，讓激光器1發光光電測尺接收裝置4A和4B的直流 微安表頭6指針便顯示出光束中心與二象硅光電池10兩半左右中心分界線的偏差， 分別微調待測點和參考點兩光電領U尺接收裝置4A和4B的游標使直流微安表頭6的 指針指零，然后由游標卡尺數顯窗口 8讀出各點相應的數據。在待測點發生沉降后， 光電測尺接收裝置4A和4B的直流微安表頭6指針便又顯示出光束中心與二象硅光 電池10兩半左右中心分界線的偏差，再分別微調待測點和參考點兩光電測尺接收 裝置的游標使直流微安表頭6的指針指零，然后由游標卡尺數顯窗口 8讀出各點相 應的數據;各測點前后兩次數值之差即為該點位移變化量，再取觀測點與參考點位 移變化量之差，便可消除測量過程中激光束所產生的光漂位移量，得到地基的真實 沉降量。
本發明所采用方案的原理是把激光準直技術和光電檢測原理弓l入檢測裝置， 以激光光束中心線為基準線，通過光學準直系統壓縮激光光束發散角，使光斑大小 在測量距離為0 60m內保持3 7跳再利用分束鏡將單束激光分解為雙光束。依 據光電轉換原理，利用處于待測點與參考點的兩套光電測尺接收裝置來確定兩光束 光斑中心線，由數顯游標卡尺直接讀出各測點位移變化前、后光斑中心線對應的數 值，沉降前、后各測點兩數值之差即為該測點位移變化量，再取待測點與參考點位 移變化量之差便可實現待測點真實位移變化量的測量。
本發明的有益效果是:本發明不僅因將、激光準直技術和光電檢測原理弓l入檢測 裝置，從而提供了一種新的地基沉降的檢測方法和檢測設備，而且由于采用了雙光 束檢測方法，所以可以有效地消除激光光束在傳播過程中的光漂現象，極大地提高 了觀糧的穩定性及準確性，便于廣泛推廣應用。
圖l為本裝置結構示意圖2為光電測尺接收裝置結構示意6圖3為二象硅光電池結構示意圖中各標號依次表示激光器1、光學準直系統2、分束鏡3、光電測尺接收
裝置4A及4B、硅光電池遮光筒5、直流微安表頭6、游標卡尺7、游標卡尺數顯窗
口8、固定鐵坐9 、 二象硅光電池IO。
具體實施方式
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下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但本實施例不，本發明的限制。
實施例
如圖1所示，本地基沉降檢測裝置的激光器采用氦氖激光器、分束鏡采用半反 半射透鏡、地基沉降觀測時于待測點之外無沉降區內布置好激光器1連同光學準直 系統2和分束鏡3，將一光電測尺接收裝置4的固定鐵坐9固定于待測點樁柱上， 并保證游標卡尺7尺面與激光束基準線垂直。同理，將另一光電測尺固定于待測點 以外無沉降區的一靜止參考點上。參考點的選擇不僅要求其至分束鏡的距離與待測 點到分束鏡的距離相等且滿足分束鏡出射的兩束相互垂直的光束能被兩點的光電 測尺接收裝置接收.調整兩個光電測尺讓激光束垂Mt入硅光電池遮光筒5，直流微 安表頭6指針便顯示出光束中心與二象硅光電池10兩半左右中心分界線的偏差， 微調光電測尺的游標卡尺的游標，使直流微安表頭指針指零，然后由游標卡尺數顯 窗口8讀出相應的數據。當待測點樁柱有位移沉降或激光光束有光漂產生時，直流 微安表頭指針必然發生偏轉，此時調節光電觀U尺的游標卡尺的游標使表頭指針再次 指零，讀出相應的數據。各測點前后兩次數值之差即為該點位移變化量，再取待測 點與參考點位移變化量之差，便可消除測量過程中激光束所產生的光漂位移量，得 到地基的真實沉降量。
權利要求
1，一種雙光束地基沉降檢測裝置，包括一個激光器(1)，一個光學準直系統(2)，一個光電測尺接收裝置(4A)，所述光電測尺接收裝置包括硅光電池遮光筒(5)、直流微安表頭(6)、數顯游標卡尺(7)、游標卡尺數顯窗口(8)、固定鐵坐(9)、二象硅光電池(10)；其特征在于本裝置還包括一個分束鏡(3)，另一個與(4A)結構相同的光電測尺接收裝置(4B)，所述分束鏡(3)為半反半射透鏡。
2 ，用權利要求1所述的雙光束地基沉降檢測裝置檢測地基沉降的方法，其特 征在于該方法包括以下設備的安裝與設備的使用；設備的安裝:于待測點之外無沉降的區域內0 6 0米范圍內布置好激光器 (1)，光學準直系統(2)和分束鏡(3)，激光器(1)與光學準直系統(2)連接為 一體，分束鏡(3)置于光學準直系統(2)前激光束行進路途上，將一光電測尺接收 裝置(4A)的固定鐵坐(9)固定于待測點樁柱上，將另一光電測尺(4B)的固定鐵 座固定于觀測點以外無沉降的一靜止參考點上，參考點位置的選擇應使其到分束鏡 的距離與待測點到分束鏡的距離相等，并應能滿足分束鏡(3)的位置和安裝角度經 調整后出射的兩束光線與原光束等高且兩束光線相互垂直地被兩個光電測尺接收 裝置(4A)和(4B)所接收，光電測尺接收裝置(4A)的尺身應垂直于水平面安裝，其安裝角度應讓激光束垂直射入硅光電池遮光筒(5)，并保證兩個光電觀U尺接收裝置(4A) 和(4B)的游標卡尺(7)尺面與激光束基準線垂直；設備的使用:在待測點發生沉降前，讓激光器(1)發光，光電測尺接收裝置(4A) 和(4B)的直流微安表頭(6)指針便顯示出光束中心與二象硅光電池(10)兩半左右中 心分界線的偏差，分別微調待領U點和參考點兩光電測尺的游標使直流微安表頭指針 指零，然后由游標卡尺數顯窗口 (8)讀出各點相應的數據;在待測點發生沉降后，光 電測尺接收裝置(4A)和(4B)的直流微安表頭(6)的指針便又顯示出光束中心與二象 硅光電池(10)兩半左右中心分界線的偏差，再分別微調待測點和參考點兩光電測尺 接收裝置(4A)和(4B)的游標使直流微安表頭(6)的指針指零，然后由游標卡尺數顯 窗口 (8)讀出各點相應的數據;各測點前后兩次數值之差即為該點位移變化量，再取觀測點與參考點位移變化量之差，便可消除測量過程中激光束所產生的光漂位移 量，得到地基的真實沉降量。
全文摘要
本發明公開了一種利用激光準直技術及光電檢測原理，并采用雙光束來檢測地基沉降的成套設備和方法，該設備由一個激光器、一個光學準直系統、一個分束鏡、兩個光電測尺接收裝置組成。檢測地基沉降時，除待測點外，于無沉降處設參考點和激光器，待測點和參考點各置一光電測尺接收裝置。激光器發出的激光經光學準直系統壓縮光束發散角，再經分束鏡將光束分成相互垂直的兩束光，由待測點和參考點的兩個光電測尺接收裝置接收和讀數。各測點前后兩次數值之差即為該點位移變化量，再取觀測點與參考點位移變化量之差，消除測量過程中激光束所產生的光漂位移量，得到地基的真實沉降量。
文檔編號G01B11/02GK101603816SQ20091014945
公開日2009年12月16日 申請日期2009年6月16日 優先權日2008年9月26日
發明者吳加權, 琨 馬 申請人:昆明理工大學