巷道變形檢測是建筑安全檢測的重要內(nèi)容之一，數(shù)字?jǐn)z影測量因其具有非接觸測量、測量速度快、對生產(chǎn)影響小等特點，用于巷道變形測量有無可比擬的優(yōu)勢。現(xiàn)有的用于巷道變形的測量裝置，測量的精度較低，尤其是在巷道這種危險性較高的場所，即使是細(xì)微的變化，造成的影響也是很大的，一旦誤差過大就很容易造成安全隱患。而且現(xiàn)有的用于測量細(xì)微巷道形變的設(shè)備，由于很少采用固定安裝的支撐結(jié)構(gòu)，所以穩(wěn)定性較差，測量的誤差也就比較大，現(xiàn)有的測量設(shè)備，沒有能夠直觀顯示測量結(jié)果的裝置，使用起來較為麻煩。本研究設(shè)計了一種基于激光測距儀的巷道變形測量裝置。總的來說，本實用新型巷道變形測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，測量所得數(shù)據(jù)誤差小，適合推廣使用。
1、系統(tǒng)組成
1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
激光測距系統(tǒng)是由STM32單片機(jī)、脈沖發(fā)射電路、脈沖檢測電路和高速計時芯片F(xiàn)PGA組成。系統(tǒng)以STM32單片機(jī)為核心，發(fā)射高電平為激光脈沖信號給高速計時芯片F(xiàn)PGA，各部分?jǐn)?shù)據(jù)協(xié)調(diào)工作。 FPGA收到激光脈沖信號后計時器清零并發(fā)送脈寬在0.02us以上并且寬度可調(diào)的窄激光脈沖，同時計數(shù)器開始計時。窄激光脈沖經(jīng)過高電壓發(fā)射電路后，激光脈沖峰值由原來電壓變?yōu)楦邏�，可以適應(yīng)更長巷道的測量。激光脈沖在空氣中傳播后返回到激光脈沖檢測電路，F(xiàn)PGA收到計時結(jié)束信號，計數(shù)器停止計時。同時，F(xiàn)GPA對接收機(jī)到的激光脈沖信號高電壓時，STM32單片機(jī)計算巷道變形測量結(jié)果。
1.2激光脈沖計數(shù)
發(fā)射激光脈沖同時接收端開始接收激光脈沖，對波形進(jìn)行高速采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)行儲存計算，這樣就可以得到返回的波形的信息。計算出兩個墻面平值點與峰值凸起點之間的距離，當(dāng)激光脈沖回波峰值在兩個采樣點之間時，則取不到精確的距離，如果提高采樣頻率，則會減小誤差。
2、技術(shù)方案設(shè)計
本研究設(shè)計的實用新型測量裝置技術(shù)方案如下：一種基于激光測距儀的巷道變形測量裝置，包括外殼和支撐臺，外殼的左上側(cè)外表面設(shè)有顯示器，外殼的左下側(cè)設(shè)有控制器，控制器的右側(cè)設(shè)有蓄電池，蓄電池與控制器點連接，外殼的右下側(cè)設(shè)有激光發(fā)射器，外殼的右側(cè)對應(yīng)激光發(fā)射器設(shè)有透光孔，激光發(fā)射器的上部設(shè)有激光接收器，激光發(fā)射器和激光接收器均與控制器電連接，激光接收器的外側(cè)連接有進(jìn)光罩，外殼的底部安裝有支撐臺。外殼的右上側(cè)設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口的內(nèi)側(cè)設(shè)有風(fēng)機(jī)，外殼的左側(cè)留有出風(fēng)口。支撐臺為圓片結(jié)構(gòu)。支撐臺的下側(cè)連接有支架。支架設(shè)有3組，且每組支架的下側(cè)均固定連接有支架片。
3、實驗結(jié)果
為了驗證基于激光測距儀的巷道變形測量裝置的性能，在實驗過程中進(jìn)行了多次實驗，采用激光測距儀分別對10米、50米、100米、和200米巷道進(jìn)行多次測量，通過測量數(shù)據(jù)可以看出濱興出的測距誤差在0.3m以內(nèi)，雖然理論變形絕對誤差在24mm，但是相對于上百米甚至上千米的巷道來說還是很準(zhǔn)確的。為了額進(jìn)一步提高精確度，采取測量多次求平均值的方法提高測量精確度。
4、結(jié)束語
此基于激光測距儀的巷道變形測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，通過加入顯示器結(jié)構(gòu)，能夠直接的將測量結(jié)果顯示出來，便于測量人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，通過加入激光發(fā)射器和激光接收器結(jié)構(gòu)，能夠?qū)ο锏赖膫?cè)壁進(jìn)行實時的監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總，通過加入支撐臺結(jié)構(gòu)，能夠穩(wěn)定的安放測量設(shè)備，從而確保設(shè)備不會發(fā)生偏移，增加了增量結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過實時的實驗操作結(jié)果表明，測量10、50、100和200米的不同長度的巷道變形過程中，變形處的測距誤差在0.3m以內(nèi)，變形度絕對誤差在24mm�？偟膩碚f，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，測量所得數(shù)據(jù)誤差小，適合推廣使用。