激光隧道断面仪技术操作实验教案

激光隧道断面仪技术操作实验教案

一、实验目的及要求

1、了解BJSD-3型北京激光隧道断面仪的测量原理

2、学会BJSD-型北京激光隧道断面仪的操作方法

3、通过本实验掌握隧道断面检测的一般方法

二、实验仪器设备

BJSD-3型激光隧道断面仪及附件、记号笔、数据处理软件、笔记本电脑等。

三、实验内容

1、实验原理与方法

本仪器是建立在可见激光测距技术和精密数字测角技术上，采用极坐标测量法与计算机紧密相结合，加上专门设计的图象处理软件，能迅速得到隧道断面测量图像并与标准的设计图进行比对，给出检测报告的仪器。

2、实验步骤及过程

1．仪器的安装

1）.选择好检测地点，即找到标志点位置，使三角架的中心对准下方地面上的标志点，将三脚架支好，调整好高度，使得三角架顶部水平。

2）.将检测主机放在三脚架的顶上，旋紧底部的固定螺钉，将测量电缆连接掌上电脑插座和电池上相应插座上，仪器安装完毕。

2、仪器整平

1）.连好仪器，打开电源及掌上电脑电源，进入隧道软件中的〈手动调整〉，点击〈归零〉，仪器复位后点击〈开激光〉，此时仪器垂直向下射出红光点，调整三角架使红光点对准地面上的标志点，根据仪器上圆水泡的指示分别调整三角架支角的高度，使仪器粗平。

2）.松开水平锁紧钮，将测头的长水泡，转动到三角基座的任意两个旋钮的平行位置上，调整这两个旋钮使长水泡的气泡居中。然后将机头旋转90度调整第三个旋钮，使其气泡居中。再反复一次，精平调整完毕，锁紧水平锁紧钮。

3）.在调平过程中，仪器可能会进入待机状态即红光点关闭，此时只要点击〈关激光〉再点击〈开激光〉即可。

3、对中

1）.当仪器归零复位后，垂直向下的激光点于隧道中心线上的标志点重合且仪器也已经精平时，操作者通过操作掌上电脑控制仪器进行各种动作。

2）.首先进入界面输入角度值，点击▲使测头沿垂直方向摆出50－70度，通过射在地面上的红光点估计与隧道中线偏差的角度，点击◄ 或►控制测头水平转动，垂直和水平方向多次操作使红光点指在隧道中线上。

4、当前断面测量

1).设置测量参数

点击开始测量菜单，进入测量参数设置，可以设置自动测量的起始角、终止角、测量点数等参数。

1.起始角度:设置断面开始检测角度，单位为度，范围：30°～330°

2.终止角度:设置断面终止检测角度，单位为度，范围：30°～330°

3.点数:设置测量点数，最多200个点，测量间隔不能低于1度，建议每点间隔不小于2°

2).手动测量

控制测头转动90度（注意后处理软件的图形是逆时针旋转的，所以实际测量时应统一起始角度的方向，例如：从进洞方向往里看，仪器是逆时针方向测量。）退出〈手动调整〉进入〈断面测量〉点击〈新测〉，然后输入起始角度、终止角度、测量点数、文件名称、及Z01的设置（Z01意为被测的标志点到设计标准图中原点的偏差值），输入完毕后，点击〈测量〉仪器自动按输入的参数开始测量，直到显示“测量完毕”。点击〈退出〉返回上一级界面。可点中刚测量的断面文件，再点击〈查看〉验证。

3).测完当前断面后，保持仪器不动，返回隧道检测软件主界面，进入〈手动调整〉控制测头水平方向转动90度，回到开始对中线时的位置。返回主界面进入〈测量前方断面〉，选中刚测量完的当前断面文件，点击〈新测〉

进入界面，输入前方待测断面到当前断面的距离值，文件名，次数。（一般设置为2。其意为测量前方断面时每个点测量搜索的次数，Z01同当前断面。）输入各参数后，点击〈测量〉仪器按照刚才当前断面所设定的起始角，终止角及测量点数自动完成前方断面的测量工作。

四、实验数据分析处理

1、设计标准断面

1）.点击“文件”菜单下“新建”，新建一个空白断面文件，或者打开一个以前保存的检测隧道的标准设计断面文件。

2）.如果当前的标准断面不是检测隧道的标准断面，需要点击“编辑”菜单下“编辑标准断面”，更改当前标准断面。这里规定的计算机制图方法，具体如下：

3).以轨面或设计零面的中心作为坐标系的原点。正规的隧道设计图一般由多段圆弧组成，每一段“弧”由下面的数据规定形状：

圆心的位置（米）左负，右正,

半径长度（米）

起始角度（度）

终止角度（度）

直线段只需规定端点位置，软件会自动连接端点形成直线。只输入坐标数据，半径、起始角及终止角均写作“0”即认为是端点。

举例如下所示：

双击“tunwork”图标后,立刻出现有一个标准断面：选择“编辑”下的菜单“编辑标准断面”后，出现对话框：用鼠标选择某段弧，再点击各键即可实现删除，编辑或插入功能。编辑好后，只需点击确定，完成标准断面编辑。基准高度将整体上下平移标准断面，一般用在公路隧道或引水洞的坡度较大，需要在标准断面图形上加入高度数据时。

为了方便用户理解，再举一个例子，以零点为圆心，做一个半圆形的断面曲线，其编辑标准曲线的内容如左下所示。

其曲线如上面所示：如果需要在断面的右下方增加一个方形水沟的话，需要在编辑栏中增加三项内容：如右下所示，左下图为新的带水沟的断面曲线。用此方法用户自己编辑标准曲线。

4）传输数据

将PDA连接到USB接口，直接将测量的数据文件拷贝到计算机即可。

5）保存文件

直接点击“文件”菜单下的“保存”或者“另存为”，保存测量断面文件。点击“文件”菜单的“导出”保存为其他格式文件。

第一个是“文本文件”，将当前测量断面数据保存为“TXT”文本文件，用户可在其它支持文本文件的数据分析软件中调用数据。

第二个是“CAD文件”，点击该项功能，将测量数据保存为“AUTOCAD”的“DXF”文件，习惯使用“AUTOCAD”软件的用户也可使用测量数据。 第三个子项为“当前断面”，将当前断面单独保存文件。如需单独保存每一条测量断面，使用本功能保存当前断面，然后再按“TAB”键切换当前断面，再重新使用本功能，反复实行就可以将全部断面保存成一系列文件。 第四个子项是“excel”，将当前断面测量数据制作成一个Excel报表，用于打印、汇报等。

第五个子项是“Word”，输出当前断面统计信息为Word文档，其中包括当前断面图形，同时附有该测量断面的统计信息。

最后一个批量WORD，可以将全部断面排版输出到一个WORD文件中，用于打印汇总报告

6）打开文件

点击“文件”下“打开”，打开

本软件存入的标准断面或测量断面

文件，即所有后缀为“*.tw” 的文

件。如果不需要测量文件中的全部

测量断面，点击“文件”菜单下“导

入”中的子项“测量断面”，从断面

文件中导入所选择的断面。点击它，出现一个文件对话框，选择好要打开的测量文件，确定后，将出现如上图所示的对话框：

该文件中全部测量断面和它们的信息显示在对话框的列表中。如果直接双击某一条断面，将自动导入该断面。用鼠标选择多条断面后再按确定，则同时导入多条断面。对话框左下角有导入标准断面的选择框，选择它，将同时导入该测量文件的标准断面图形，将当前标准断面图形更改为导入的标准断面图形。

如果需要导入以前测量的断面作为标准断面，对同一里程的施工前后进行比较，可以点击“文件”菜单下“导入”中的子项“标准断面”，然后从断面文件中导入选择的断面为标准断面。

7）编辑断面信息

点击“通讯”菜单下“工程信息”，可

以编辑测量人、测量单位等基本信息，每

个工程只需编辑一次，在接收数据时就自

动添加到断面信息中，方便操作人员的使

用，减少操作人员修改测量断面信息的工

作量。

点击“编辑”菜单下的“编辑当

前断面”，出现左边的对话框:

填上断面

的名称和填上相应检测高度数据或相应的单位、检测人等信息。上述填入的信息会出现在“打印报告”上面。

测量点坐标的“X”即为“水平偏差数据”左负，右正。“Z”为“仪器垂直坐标”，则是仪器相对断面零平面的架设高度，上正，下负。单位为“米”。在现场记录仪器的仪器高，水平偏差数据，回来在此修正测量坐标。在现场检测时，注意偏差的方向，切莫出错。这里特别说明：如果仪器的垂直坐标“Z”是相对于断面零平面的，应填入“仪

器高+实际标高-设计标高”，仪器架设参考点的标

高应使用经纬仪或全站仪测出。

如右图示例，仪器自己测量的仪器高为0.99

米，实际标高-设计标高为-0.4米，即仪器架设参

考点相对于断面零平面的偏差数值为-0.4米；那

么该断面的垂直Z坐标应改为Z=0.99-0.4=0.59米。

另外，现场有时隧道的中线被档住，不便安

装三角架，出现测量点与中心位置的偏差，该水

平偏差数值需要在“编辑当前断面”的水平坐标“X”内填入，有“+”和“-”之分别，请注意。“编辑”菜单中“自动修正高程”通过EXCEL表格自动修正测量断面的仪器高。该表格要求第一列为断面名称，必须与文件中测量断面的名称一致，端面名称没有顺序要求；第二列输入该测量断面的实际高程；第三列输入该测量断面的设计高程。

五、实验注意事项

1)在使用过程中，为延长电池寿命，用户应尽量使用到电池电量不足才进行充电。当电池指示灯变成橙色时说明电池电量不足，用户需要及时充电，当指示灯变成红色时，此时电池已经无法保证仪器的正常工作，必须立即进行充电。

(2)使用配套的专用充电器对电池进行充电。

(3)给电池充电的时间一般不超过10小时，充电时充电器指示灯为红、绿色闪烁，充满后充电器的指示灯变为红色，并自动停止充电。

(4) 充电时的温度为“10℃～30℃”最佳，温度过高或者过低都会影响电池寿命。

(5)电源电压为220v±10%,如果工地电压波动较大，最好加交流稳压器。

(6)在进行仪器操作时，有些用户习惯使用红色油漆在地上标出标志点，当油漆未干或标志点上有泥水时，很容易测量不到，此时无法确立基准点，影响仪器的正常使用。在这种情况下，建议在零点标志位置覆盖一张白纸，可以消除这一问题，此时仪器就可以正常工作了。

(7)

在使用“定点测量”方式工作时，对“起始角度”和“终止角度”两

个参数的设置应该设法避开隧道两侧有水的地方，以便获得较好的检测效果。（注意：激光照射在有水的地方会产生镜面反射现象，从而无法测量或者测量数据不准确，会影响仪器的正常工作）。