一种隧道沉降监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107084703A(43)申请公布日2017.08.22(21)申请号201710455073.3(22)申请日2017.06.16(71)申请人上海工程技术大学地址201620上海市松江区龙腾路333号(72)发明人胡磊张利文陈学军戴国银(74)专利代理机构上海兆丰知识产权代理事务所(有限合伙)31241代理人屠轶凡(51)Int.Cl.G01C5/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种隧道沉降监测系统(57)摘要本发明公开了一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在测斜管内贴壁运行的测量车，测量车上设有车轮，每个车轮均通过对应的预压紧装置安装在测量车上；测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在单片机控制下驱动测量车的车轮恒速转动的步进电机；单片机通过车轮恒速转动的圈数获得测量车在测斜管中的位置；第一倾角传感器的输出端连接差分放大器的INA+端，第二倾角传感器的输出端连接差分放大器的INA-端，差分放大器的输出端连接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端连接ZigBee发射装置；单片机连接ZigBee发射装置。CN107084703ACN107084703A权利要求书1/2页1.一种隧道沉降监测系统，包括在隧道内壁上沿着所述隧道的轴向依次相接的若干测斜管以及可在所述测斜管内贴壁运行的测量车，所述测量车上设有车轮，每个所述车轮均通过对应的预压紧装置安装在所述测量车上；其特征在于：所述测量车上设有第一倾角传感器、第二倾角传感器、差分放大器、模数转换器、ZigBee发射装置、单片机，以及可在所述单片机控制下驱动所述测量车的车轮恒速转动的步进电机；所述单片机通过所述车轮恒速转动的圈数获得所述测量车在所述测斜管中的位置；所述第一倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA+端，所述第二倾角传感器的输出端连接所述差分放大器的INA-端，所述差分放大器的输出端连接所述模数转换器的输入端，所述模数转换器的输出端连接所述ZigBee发射装置；所述单片机连接所述ZigBee发射装置；所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的X轴与所述测量车在所述测斜管内的位移方向平行且方向相反，所述第一倾角传感器和所述第二倾角传感器的Y轴均与所述测量车在所述测斜管内的振动方向相同；所述第一倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第一振动信号，以及与所述测量车在所述测斜管内位移对应的第一位移信号；所述第二倾角传感器生成与所述测量车在所述测斜管内振动对应的第二振动信号，以及与所述测量车在测斜管内位移对应的第二位移信号；所述第一振动信号和所述第二振动信号为一对共模信号，所述第一位移信号和所述第二位移信号为一对差模信号。2.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述第一倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA+端之间，所述第二倾角传感器的输出端与所述差分放大器的INA-端之间均设有第一运算放大器。3.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述测量车上还设有第一基准源电路和第二基准源电路，所述第一基准源电路连接所述第一倾角传感器的电源端，所述第二倾角传感器的电源端，以及所述模数转换器的参考电源端；所述第二基准源电路通过第二运算放大器同时连接所述差分放大器的参考电源端和所述模数转换器的电源端。4.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述差分放大器的输出端设有一个接地的降噪电容CF。5.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述测量车上还设有红外发射器、红外接收器和施密特整形器，所述红外发射器和所述红外接收器位于与所述测量车任意一个车轮对应的预压紧装置上，所述车轮旋转一周，所述红外接收器接收一次所述红外发射器发出的电脉冲，所述单片机通过对所述电脉冲的计数获得所述测量车的车轮恒速转动的圈数。6.根据权利要求5所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述车轮上设有供所述红外接收器接收所述红外发射器所发出的电脉冲的圆孔。7.根据权利要求1所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述单片机连接RC积分器，所述RC积分器连接压控振荡器的压控端，所述压控振荡器的输出端连接步进电机驱动2CN107084703A权利要求书2/2页器的时钟端，所述步进电机驱动器的输出端连接所述步进电机的绕组。8.根据权利要求7所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述RC积分器与所述压控振荡器的压控端之间设有反相器。9.根据权利要求8所述的一种隧道沉降监测系统，其特征在于：所述压控振荡器的DIS引脚连接接地的电容C