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激光測(cè)距儀應(yīng)用于隧道施工的解決方案

更新時(shí)間:2022-09-02      點(diǎn)擊次數(shù):1022
  激光測(cè)距儀具有角分辨力高、抗干擾能力強(qiáng),可以避免微波貼近地面的多路徑效應(yīng)和地物干擾問(wèn)題,并且具有質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)小巧、安裝調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn),是目前高精度測(cè)距理想的儀器之一。鐵路隧道在施工完成后,其圍巖有緩慢的變化趨勢(shì),采用測(cè)距儀能夠測(cè)量其收斂情況。
  
  根據(jù)我們調(diào)研市場(chǎng)中普通激光測(cè)距儀價(jià)格在1000元左右,帶有串口等其他通信接口在2000元以上,而且功能單一,接口簡(jiǎn)單。因此我們采用AVR128處理器構(gòu)造新型激光測(cè)距檢測(cè)系統(tǒng),具有多功能、高精度、自動(dòng)化和價(jià)格優(yōu)勢(shì)等,應(yīng)用到鐵路隧道圍巖收斂監(jiān)控當(dāng)中。
  
  一、需求分析
  
  1、功能要求:設(shè)計(jì)的激光測(cè)距儀,能夠?qū)﹁F路隧道的收斂情況進(jìn)行全天候測(cè)量,而且能夠?qū)?shù)據(jù)保存到SD卡,并且傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
  
  2、性能要求:設(shè)計(jì)的測(cè)距儀,角度在0.1mm以上,模塊穩(wěn)定,可靠等。
  

激光測(cè)距儀

 

  二、方案設(shè)計(jì)
  
  1、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)原理
  
  利用了激光脈沖持續(xù)時(shí)間短、瞬時(shí)功率很大的特點(diǎn),即使沒(méi)有合作目標(biāo),也能通過(guò)接收被測(cè)目標(biāo)的漫反射信號(hào),進(jìn)行距離測(cè)量。脈沖法激光測(cè)距的原理與雷達(dá)測(cè)距相似,利用脈沖激光器向目標(biāo)發(fā)射單次激光脈沖或激光脈沖串,計(jì)數(shù)器測(cè)量激光脈沖到達(dá)目標(biāo)并由目標(biāo)返回到接收機(jī)的往返時(shí)間,由此計(jì)算目標(biāo)的距離。
  
  脈沖法激光測(cè)距的公式為:d=ct/2。其中,d為測(cè)量距離,c為光速,t為測(cè)距信號(hào)往返時(shí)間。
  
  2、硬件平臺(tái)選用及資源配置
  
  硬件平臺(tái)選用:評(píng)估套件是基于8位ATMEGA128芯片。
  
  使用到板上資源:SPI接口、溫度傳感器、光線傳感器、語(yǔ)言喇叭、串口模塊。
  
  3、系統(tǒng)軟件架構(gòu)
  
  系統(tǒng)首先采集三個(gè)重要信息:距離位置、溫濕度和外界光強(qiáng)度。根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)算發(fā),消除溫度和外界光強(qiáng)都光斑位置的影響。距離位置超過(guò)設(shè)定的閾值,采用板上的揚(yáng)聲器發(fā)出警報(bào)聲音。將采集到數(shù)據(jù)由SD卡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、LCD液晶顯示和串口傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。
  
  4、系統(tǒng)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)結(jié)果
  
  激光測(cè)距儀應(yīng)用到實(shí)際隧道圍巖收斂監(jiān)測(cè)當(dāng)中。

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