一種磁測(cè)定位裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型設(shè)及磁定位測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種磁測(cè)定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 滑坡地質(zhì)災(zāi)害是最為普遍的地質(zhì)災(zāi)害類型，監(jiān)測(cè)預(yù)警是應(yīng)對(duì)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要 工程措施之一。通?；陆Y(jié)構(gòu)是由滑坡體、滑床(即基巖)和滑帶構(gòu)成的，滑坡的深部位移指 的是在滑帶附近測(cè)量到的滑坡體相對(duì)于滑床的滑動(dòng)位移。對(duì)于需要進(jìn)行滑坡深部位移監(jiān)測(cè) 的滑坡，通常體量較大，滑帶的埋深普遍達(dá)到二Ξ十米，有的甚至達(dá)到百米深度?；碌刭|(zhì) 災(zāi)害發(fā)育至臨滑階段，其位移速率和總位移量快速發(fā)展，此時(shí)現(xiàn)有的深部位移測(cè)量手段常 常失效，無(wú)法獲得最具預(yù)測(cè)預(yù)警價(jià)值的深層滑移數(shù)據(jù)。
[0003] 中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?013103527322的實(shí)用新型專利公開(kāi)了一種基于磁定位實(shí)現(xiàn)滑 坡深層位移測(cè)量的在線監(jiān)測(cè)方法，提出了一種采用磁定位技術(shù)對(duì)滑坡深部位移進(jìn)行測(cè)量的 方法，根據(jù)W上方法開(kāi)展相關(guān)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)運(yùn)些方法的應(yīng)用條件與滑坡現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況 出入較大，難W實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)目標(biāo)。其主要存在的缺點(diǎn)包括：
[0004] (1)沒(méi)有考慮信噪比的影響
[000引上述專利方法布置兩個(gè)探測(cè)點(diǎn)，空間坐標(biāo)分別為(xi，yi，zi)和(xl，yl，zl)，到永磁 體中屯、的距離分別為ri和η。則依據(jù)W下公式解算磁極位置（公式中各參數(shù)意義見(jiàn)專利 2013103527322)：
[0006]
[0009]而實(shí)際情況是靜磁場(chǎng)隨距離的3次方衰減，磁傳感器和目標(biāo)磁極只能布置在一個(gè) 監(jiān)測(cè)孔中，且距離磁極的距離不能超過(guò)一定范圍。采用Ν50的磁極所做的試驗(yàn)可W確定磁傳 感器距離磁極的距離超過(guò)5米即無(wú)法測(cè)量到目標(biāo)磁極的磁場(chǎng)變化。
[0010] 其次上述專利將磁極固結(jié)在滑帶w下，磁傳感器安裝在滑帶w上，因此離磁極最 近的磁傳感器與目標(biāo)磁極的距離要超過(guò)滑帶的厚度，而需要進(jìn)行深層位移監(jiān)測(cè)的滑坡其滑 帶厚度20cm到100cm不等，再加上滑帶上下的剪切變形區(qū)，那么離磁極最近的磁傳感器與目 標(biāo)磁極的距離應(yīng)不小于1.5米。
[0011] 總結(jié)W上的兩點(diǎn)要求，貝頓傳感器的安裝位置應(yīng)該是在磁極W上1.5米到5米范圍 內(nèi)，距離磁極距離一近一遠(yuǎn)。如果按照運(yùn)樣的安裝位置，兩個(gè)傳感器采集到的磁場(chǎng)信號(hào)的信 噪比差異很大，而上述專利的計(jì)算公式是沒(méi)有考慮信噪比的影響的，根據(jù)上述專利方法的 計(jì)算公式是無(wú)法解算出滿足監(jiān)測(cè)精度要求的位移值。
[0012] (2)需要的傳感器過(guò)多
[0013] 要求安裝3個(gè)W上的磁傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)磁極的定位測(cè)量，而目前磁傳感器的 成本很高，采用3個(gè)W上傳感器使整套系統(tǒng)的成本非常高，不利于該項(xiàng)技術(shù)的推廣應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種磁測(cè)定位裝置，可W解決無(wú)法解算出 滿足監(jiān)測(cè)精度要求的位移值及傳感器使用過(guò)多的問(wèn)題，保證深部位移測(cè)量的精度，大大降 低了系統(tǒng)成本，便于推廣應(yīng)用。
[0015] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:一種磁測(cè)定位裝置，包括 封裝外殼，封裝外殼上沿軸向上部和下部分別安裝有一副導(dǎo)向輪，第一 Ξ維磁通口傳感器 安裝在封裝外殼內(nèi)部上部，第二Ξ維磁通口傳感器安裝在封裝外殼內(nèi)部下部，第一Ξ維磁 通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器分別通過(guò)導(dǎo)線分別與信號(hào)采集模塊連接，信號(hào)采集模 塊與伸出封裝外殼的供電、信號(hào)傳輸線纜連接，第一 Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口 傳感器之間的間距保持固定。
[0016] 信號(hào)采集模塊采用的是西安華舜測(cè)量設(shè)備有限責(zé)任公司型號(hào)為HS-MS-DM3C-100 的數(shù)據(jù)采集模塊。
[0017]封裝外殼為侶制外殼。
[0018] -種利用上述磁測(cè)定位裝置進(jìn)行滑坡深部位移監(jiān)測(cè)的方法，該方法包括W下步 驟：
[0019] 步驟1:對(duì)需要監(jiān)控的滑坡體，從滑坡體地表向下鉆孔形成監(jiān)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)孔鉆至滑 帶(9)W下的滑床；
[0020] 步驟2:在監(jiān)測(cè)孔內(nèi)安裝具有兩組導(dǎo)槽的測(cè)斜管，兩組導(dǎo)槽之間相互垂直，其中一 組導(dǎo)槽的連線方向與滑坡體的滑動(dòng)方向一致；
[0021 ]步驟3:在滑坡變形監(jiān)測(cè)的最初階段使用鉆孔傾斜儀對(duì)滑坡深部位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng) 滑坡深部在滑帶位置的位移達(dá)到一定程度，測(cè)斜管接近剪斷時(shí)，再在測(cè)斜管內(nèi)固定安裝目 標(biāo)磁極，目標(biāo)磁極的安裝位置低于滑帶的下邊界；
[0022] 步驟4:確定磁測(cè)定位裝置在測(cè)斜管內(nèi)的安裝位置:磁測(cè)定位裝置的安裝位置應(yīng)保 證距離目標(biāo)磁極遠(yuǎn)端的第一Ξ維磁通口傳感器到目標(biāo)磁極之間的距離不超過(guò)5米，磁測(cè)定 位裝置的封裝外殼的下端端頭高于滑帶的上邊界；
[0023] 步驟5:封裝磁測(cè)定位裝置，調(diào)整第一 Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器 的各個(gè)測(cè)量方向：第一Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器的各個(gè)測(cè)量方向保持一 致，Ξ個(gè)測(cè)量方向中一個(gè)測(cè)量方向與磁測(cè)定位裝置的封裝外殼的軸線平行，形成Z軸，另外 兩個(gè)測(cè)量方向與磁測(cè)定位裝置的封裝外殼的軸線垂直，且其中一個(gè)測(cè)量方向與上部及下部 的導(dǎo)向輪在同一個(gè)平面內(nèi)，形成X軸，上部及下部的導(dǎo)向輪在同一個(gè)平面內(nèi)；
[0024] 步驟6:監(jiān)測(cè):將封裝好的磁測(cè)定位裝置順監(jiān)測(cè)孔下放至步驟4確定的位置，開(kāi)始監(jiān) 測(cè)位移，將第一 Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器在Z軸和X軸上測(cè)量到的磁強(qiáng)值 相減得到磁強(qiáng)差ΔΒζ和ΔΒχ，根據(jù)運(yùn)兩個(gè)磁強(qiáng)差解算目標(biāo)磁極的位置坐標(biāo)，目標(biāo)磁極在X軸 上的位移變化就是滑坡深層的水平位移值，即計(jì)算出滑坡深部位移值。
[0025] 步驟3中的目標(biāo)磁極為圓柱狀永磁體磁極，外部用防水膠套封閉，封閉后柱體外徑 不大于5厘米，磁極順柱體軸線方向磁化，安裝固結(jié)后應(yīng)保證磁極軸線與豎直方向的夾角不 大于5。。
[0026] 步驟3中，目標(biāo)磁極的安裝位置低于滑帶的下邊界10-50厘米。
[0027] 步驟4中，磁測(cè)定位裝置的封裝外殼的下端端頭高于滑帶的上邊界20-50厘米。
[002引步驟6中，測(cè)量計(jì)算的方法如下：
[0029] 步驟6-1:在測(cè)量時(shí)總共可W從第一 Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器 采集至化組磁場(chǎng)強(qiáng)度值，分別是X方向、y方向和Ζ方向：Bxi、Bx2、Byi、By2、Bzi、Bz2，
[0030] 由于安裝測(cè)斜管時(shí)已經(jīng)選擇其中一組導(dǎo)槽的連線方向與滑坡體下滑朝向一致，那 么Bxl、Bx2、Bzl、Bz2的測(cè)量值在下滑過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生明顯變化，而B(niǎo)yl、By2的測(cè)量值不會(huì)產(chǎn)生明顯 變化，因此解算深部位移時(shí)，只需要使用山、8。、831、8,2的測(cè)量值；
[0031] 步驟6-2:根據(jù)第一 Ξ維磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器之間的位置關(guān)系， 確定山心2、831、832的測(cè)量值的表達(dá)式為：
[0032]
(丄）
[0033] 其中X是磁傳感器相對(duì)于目標(biāo)磁極水平向距離，因滑坡體滑動(dòng)時(shí)滑面W上的滑體 保持平移運(yùn)動(dòng)，所W公式中兩個(gè)傳感器的X參量取相同值;Z是下部第二Ξ維磁通口傳感器 相對(duì)于目標(biāo)磁極豎直向距離，Pm為目標(biāo)磁極的磁矩，μ〇是為目標(biāo)磁極的磁導(dǎo)率，D為第一Ξ維 磁通口傳感器和第二Ξ維磁通口傳感器之間的距離，
[0034] 步驟6-3:將X方向和Ζ方向所測(cè)量到的磁場(chǎng)強(qiáng)度值相減得到下組表達(dá)式
[0035] (2)
[0036] 根據(jù)式(2)分別畫出ΔΒχ和ΔΒζ與X的關(guān)系線，并根據(jù)運(yùn)個(gè)關(guān)系線進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，根 據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)表插值求解出目標(biāo)磁極在X軸和Ζ軸的坐標(biāo)，目標(biāo)磁極在X軸上的位移變化即是 滑坡體沿滑帶滑動(dòng)的水平向位移值，即計(jì)算出滑坡深部位移值。
[0037] 步驟6-3中，標(biāo)定試驗(yàn)是在X軸和Z軸方向W10厘米為間隔移動(dòng)目標(biāo)磁極，測(cè)量每個(gè) 網(wǎng)格點(diǎn)上的ΔΒχ和ΔΒζ,χ軸標(biāo)定范圍0-3米，Z軸標(biāo)定范圍根據(jù)滑帶傾角α來(lái)確定，為惦Ij3tan α〇
[0038] 本實(shí)用新型提供的一種磁測(cè)定位裝置，有益效果如下：
[0039] 1、靜磁場(chǎng)隨距離的衰減是按距離的Ξ次方衰減，超過(guò)一定的距離是無(wú)法實(shí)現(xiàn)磁定 位測(cè)量方法的，本實(shí)用新型根據(jù)實(shí)際的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)磁極和磁傳感器的安裝位置范圍做了準(zhǔn) 確的限定，可W保證磁測(cè)裝置能夠測(cè)量到滿足解算磁極位置的磁強(qiáng)信號(hào)；
[0040] 2、解算目標(biāo)磁極空間位置的解算式是W兩個(gè)傳感器在Ζ軸和X軸上測(cè)量到的磁強(qiáng) 差作為解算的基礎(chǔ)參量。運(yùn)個(gè)磁強(qiáng)差不僅將地磁等背景噪音信號(hào)減除，而且其信噪比水平 與距離目標(biāo)磁極較近的磁傳感器一致，具有較高的信噪比，降低了干擾信號(hào)對(duì)測(cè)量信號(hào)的 影響，保證采集信號(hào)的穩(wěn)定準(zhǔn)確輸出，從而保證深部位移測(cè)量的精度；
[0041] 3、本實(shí)用新型采用兩個(gè)Ξ維磁傳感器，數(shù)量較已有專利技術(shù)少，大大降低了系統(tǒng) 成本，便于推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明：
[0043] 圖1為本實(shí)用新型方法所監(jiān)測(cè)的滑坡結(jié)構(gòu)W及深層位移監(jiān)測(cè)孔與滑坡的位置關(guān)系 示意圖；
[0044] 圖2為本實(shí)用新型方法采用磁測(cè)定位裝置監(jiān)測(cè)時(shí)的示意圖；
[0045] 圖3為本實(shí)用新型方法中使