基于霍爾和磁阻效應的地下位移三維測量方法.pdf

1、滑坡災害發(fā)生頻繁、危害巨大。滑坡監(jiān)測的各項內容中,地下位移的監(jiān)測能直觀地反映地下土體的變形情況,是滑坡監(jiān)測的重點和難點。對可能發(fā)生滑坡的區(qū)域進行地下位移實時在線測量,能起到及時的預警作用。
　　國內外對于坡體深部位移的監(jiān)測,主要利用埋設在地質鉆孔中的測斜儀、多點位移計和TDR同軸電纜。三種主流測量方法都不能測量出地下位移的三維變化。鑒于此,筆者提出一種基于霍爾和磁阻效應的地下位移三維測量方法。
　　分析滑坡發(fā)生時的地質變化情

2、況,選取常見的旋轉型滑坡、平移型滑坡和塊體滑移作為測量對象?；诨瑒芋w的局部地質構造不變性以及三維位移輪廓模型,提出測量方案:將多個圓柱形測量單元沿著共同的中軸線串接后埋入待測土體,通過測量所有相鄰單元間的相對位移來實現整個地下土體位移的測量。
　　將霍爾傳感器陣列、磁鋼、磁阻傳感器以及屏蔽層安裝在圓柱形測量單元之中,并建立三維系統(tǒng)坐標系。對于測量單元A中的霍爾傳感器陣列與測量單元B中的磁鋼,地下土體的變形會改變兩者之間的相對位置

3、。只要得到磁鋼在變形前后的三維坐標,通過幾何運算就能得出相對位移的大小。
　　搭建實驗平臺,逐步改變霍爾傳感器與磁鋼間的相對位置以標定傳感器。采用標定的數據,根據圓柱形磁鋼的磁場分布并結合MATLAB分析得出磁感應強度(霍爾電壓)等值線,進而構建等值面模型。基于等值面模型,設計采用三個呈等邊三角形分布的霍爾傳感器組成傳感器陣列。對于空間中的一個磁鋼,每一個霍爾傳感器對應一個特定的霍爾電壓及等值曲面。三個等值曲面相交于一點,該點的三