專利名稱：滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種地質(zhì)災害的監(jiān)測裝置，具體地說，是一種動態(tài)監(jiān)測滑坡、崩塌、決堤和地陷等地質(zhì)災害的裝置，該裝置利用激光的多普勒效應和激光的干涉現(xiàn)象對滑坡、崩塌等地質(zhì)災害進行實時監(jiān)測。
背景技術(shù)：
滑坡是一種嚴重的地質(zhì)災害，對滑坡的監(jiān)測和預報關系到國家財產(chǎn)、人民生命安全和社會的穩(wěn)定。隨著三峽工程、大型水庫工程和大型公路鐵路工程的上馬，氣候和生態(tài)環(huán)境的惡化，滑坡、泥石流、決堤、塌方、路基和工程地基崩塌等地質(zhì)災害日益頻繁，由此帶來的損失也越來越大。因此，人們對如何監(jiān)測、預防和治理這些地質(zhì)災害的要求顯得越來越緊迫。
目前國內(nèi)外對滑坡等地質(zhì)災害的主要監(jiān)測方法有宏觀異常觀測經(jīng)驗法(動物異常反應法、地表物明顯位移、地陷、地裂、隆起)、物探法、位移測量法、水位異常分析、微觀擦痕分析、GPS定位法、“地震儀”法、航測遙感法和地聲法等。但預報的有效性和時效性差，基本上沒法測試滑坡等地質(zhì)災害發(fā)展的瞬間速度和加速度這兩個重要參數(shù)。而且目前較為有效的滑坡測試方法中不少系統(tǒng)相當復雜，只能一個地點設站固定使用，設站或安裝裝置麻煩，災害發(fā)生后即報廢，成本過高。平時監(jiān)測點的維護也成問題。1999年12月15日公開的中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)枮?811452.6)“滑坡、地震災害自動報警器”，及1994年3月2日公告的實用新型專利“滑坡位移年自動記錄儀”(申請?zhí)枮?3207011)都存在上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能動態(tài)、實時地監(jiān)測滑坡、崩塌等地質(zhì)災害的裝置，該裝置能對多種地質(zhì)災害進行監(jiān)測，使用方便并可重復使用。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)為激光器位于底座上，底座裝有水平調(diào)節(jié)裝置、水平度檢測裝置、減振器及用于接收從監(jiān)測對象反射回來的光的接收望遠鏡，在激光器光路上設置有準直鏡、可活動的擴束器和偏轉(zhuǎn)器；光傳感器及放大器位于接收望遠鏡的光路上，光傳感器及放大器、頻譜分析儀、計算機順序通過電信號相聯(lián)接，計算機控制偏轉(zhuǎn)器和接收望遠鏡同步偏轉(zhuǎn)。
作為本發(fā)明的進一步改進，滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置的底座上還設置有照相系統(tǒng)和輔助半反光鏡。
上述裝置中，激光器可為Ar離子激光器、He-Ne激光器或He-Cd激光器等相干性好的激光器；底座可做成可水平旋轉(zhuǎn)的升降式結(jié)構(gòu)。
激光具有很好的單色性、相干性、方向性和很高的亮度，利用激光的這些優(yōu)異性質(zhì)可以對遠方(可配合平面鏡等改變光路方向)地質(zhì)體的微小位移、運動速度、加速度、變形程度進行精確遙測。具體是利用干涉法和全息成象法分析位移；利用測量頻移換算分析地質(zhì)體運動速度和加速度；利用光束掃描及相應的方位角等校正得到以上參數(shù)在平面上的分布并進行監(jiān)控。其特點是動態(tài)、實時、靈活、精密、多用途和安全。本發(fā)明用激光對危險地區(qū)的滑坡等地質(zhì)災害進行動態(tài)的點、線和面的及時分析，可以測試出滑坡等的滑移、隆起、下陷位移、進展速度和加速度等實時指標，并可以對這些指標進行點、線、面分布分析，有利于預測災害發(fā)生的突破點和發(fā)展方向，還可以對搶險工程措施的有效性進行動態(tài)的實時評估，對臨滑等災害的發(fā)生做出及時報警。它還具有監(jiān)測對象靈活，移動方便，可重復使用和遠距離遙測，使用安全，相對大型滑坡測控網(wǎng)其成本較低的優(yōu)點。是對現(xiàn)有滑坡監(jiān)測方法和儀器的重要充實和補充。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1為本發(fā)明滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置的俯視圖；圖3為本發(fā)明滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置的另一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
如圖1所示，底座2上設置有激光器1，激光器1最好選擇單色性好、相干長度長的激光器，如一定功率的Ar離子激光器、He-Ne激光器或He-Cd激光器等，以便進行遠距離監(jiān)測；底座2上還設置有水平調(diào)節(jié)裝置4、水平度檢測裝置3和減振器5，以確保激光器和其它部件正常工作。在激光器1的光路上依次設置有反射鏡13、13’、準直鏡6、可按需要加入或取出的可活動的擴束器7和二維轉(zhuǎn)鏡8，以便進行光束方向調(diào)整和線或面掃描。激光器1發(fā)出的光束經(jīng)反射鏡13、13’、準直鏡6、擴束器7和二維轉(zhuǎn)鏡8射到檢測對象后，一部分會反射回來。用于接收從監(jiān)測對象反射回來的光的接收望遠鏡置于底座2上，經(jīng)計算機12控制與二維轉(zhuǎn)鏡8同步調(diào)整方向?qū)史瓷涔?。光傳感器及放大?0位于接收望遠鏡9的光路上，以實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再輸入頻譜分析儀11來分析反射光頻移，計算機12與頻譜分析儀11相聯(lián)接，計算并校正監(jiān)測對象的運動速度，并繪制隨時間的變化曲線，由此推算出加速度和累積位移，并且隨著光束的掃描，還可由計算機同步繪制速度、加速度和累積位移等參數(shù)隨監(jiān)測對象的平面分布。頻譜分析儀也可以用頻率計來替換。
本發(fā)明也可以不使用反射鏡13、13’，直接將準直鏡6、可按需要加入或取出的可活動的擴束器7和二維轉(zhuǎn)鏡8置于激光器光路上。但對于體積較大的激光器，使用反射鏡13、13’，可以使整套裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，以方便使用。二維轉(zhuǎn)鏡8可以用具有相同功能的其它類型的偏轉(zhuǎn)器替代，如聲光調(diào)制偏轉(zhuǎn)器、磁光偏轉(zhuǎn)器和電光偏轉(zhuǎn)器。反射鏡13、13’、準直鏡6、擴束器7和二維轉(zhuǎn)鏡8不一定要依次位于激光束的光路上，它們之間的組合關系可以作相應調(diào)整。
為了方便、及時地調(diào)整監(jiān)測方位，底座2可以做成可水平旋轉(zhuǎn)的升降式性結(jié)構(gòu)。如圖1、2所示，本實施例中，底座2為一個帶三角支柱的平臺，平臺作成雙層臺面結(jié)構(gòu)，在雙層臺面之間設置有水平旋轉(zhuǎn)滾珠15和轉(zhuǎn)軸16，可以使平臺上的監(jiān)測裝置水平旋轉(zhuǎn)，以方便使用。此外，水平調(diào)節(jié)裝置4可設計成同時具備水平和高度調(diào)節(jié)功能，使底座2不僅可水平旋轉(zhuǎn)，而且可升降。
如圖3所示，本發(fā)明裝置還可在底座上設置照相系統(tǒng)(14)及輔助半反光鏡(17)。當檢測對象的表面為相對較平的硬性表面如石質(zhì)表面、水泥表面等時，使用本發(fā)明裝置時，可將擴束器7放入光路中，利用照相系統(tǒng)和輔助半反光鏡對檢測對象進行時間推移兩次全息照相，以分析地質(zhì)破壞突破口。
整套裝置可以裝入小型汽車中，供電可采用汽車動力或小型發(fā)電系統(tǒng)，由于其振動可能會干擾檢測，最好去除此振動干擾的影響。
上述裝置利用激光的多普勒頻移，實時測量地質(zhì)災害體的微小滑移、隆起、陷入等運動的速度和加速度等參數(shù)及這些參數(shù)在地質(zhì)災害體表面的分布，可盡早地、及時地預測滑坡和崩塌等地質(zhì)災害的發(fā)生；并且該裝置可重復使用，測試地點可遠離現(xiàn)場，因而使用安全、方便和靈活。
本實用新型裝置可作其它測速應用，如植物生長速度、儲油罐承載能力的檢測等。
權(quán)利要求
1.一種滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，激光器(1)位于底座(2)上，底座(2)裝有水平調(diào)節(jié)裝置(4)、水平度檢測裝置(3)、減振器(5)及用于接收從監(jiān)測對象反射回來的光的接收望遠鏡(9)，在激光器(1)光路上設置有準直鏡(6)、可活動的擴束器(7)和偏轉(zhuǎn)器(8)；光傳感器及放大器(10)位于接收望遠鏡(9)的光路上，光傳感器及放大器(10)、頻譜分析儀(11)、計算機(12)順序通過電信號相聯(lián)接，計算機(12)控制偏轉(zhuǎn)器(8)和接收望遠鏡(9)同步偏轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于用頻率計代替頻譜分析儀(11)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于該裝置的底座上還設置有照相系統(tǒng)(14)、輔助半反光鏡(17)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述的激光器(1)為Ar離子激光器、He-Ne激光器、He-Cd激光器。
5.如權(quán)利要求1或2所述的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述底座(2)為可水平旋轉(zhuǎn)的升降式結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求3所述的滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置，其特征在于所述底座(2)為可水平旋轉(zhuǎn)的升降式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滑坡和崩塌的動態(tài)監(jiān)測裝置,激光器1位于底座2上,底座2裝有水平調(diào)節(jié)裝置4、水平度檢測裝置3、減振器5及用于接收從監(jiān)測對象反射回來的光的接收望遠鏡9,在激光器1光路上設置有準直鏡6、可活動的擴束器7和偏轉(zhuǎn)器8;光傳感器及放大器10位于接收望遠鏡9的光路上,光傳感器及放大器10、頻譜分析儀11、計算機12順序通過電信號相聯(lián)接,計算機12控制偏轉(zhuǎn)器8和接收望遠鏡9同步偏轉(zhuǎn)?？梢杂妙l率計代替頻譜分析儀。還可增設照相系統(tǒng)和輔助半反光鏡,用于對較平的硬性表面進行時間推移兩次全息照相。本發(fā)明裝置可盡早及時地預測滑坡和崩塌等地質(zhì)災害的發(fā)生;使用安全、方便、靈活。
文檔編號G01V1/28GK1338639SQ0111438
公開日2002年3月6日 申請日期2001年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者楊勇 申請人:華中科技大學