古建筑遗址迁移机组实时监测系统设计+CAD图纸(4)
2.3.1 方案论证
方案1：
方案1是采用激光测距传感器进行实时监测系统中位移量的监测。激光三角法位移测量的原理图如图2.2所示，即用一束激光以某一角度聚焦在被测物体表面，然后从另一角度对物体表面上的激光光斑进行成像，物体表面激光照射点的位置高度不同，所接受散射或反射光线的角度也不同，用CCD光电探测器测出光斑像的位置，就可以计算出主光线的角度，从而计算出物体表面激光照射点的位置高度。当物体沿激光线方向发生移动时，测量结果就将发生改变，从而实现用激光测量物体的位移。激光测距传感器的特点是：测量范围广，响应速度快；远距离测量无需反光板；测量精度高，量程大；体积小安装调试方便；在线式连续测量达到无人值守连续监测。
图2.2 激光测距传感器
方案2：
方案2是采用霍尔式位移传感器进行实时监测系统中位移量的监测。它的测量原理是保持霍尔元件的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀，霍耳电势与位移的关系越接近于线性。霍耳式位移传感器的惯性小、频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。
方案3：
方案3是采用电位器式位移传感器进行实时监测系统中位移量的监测。电位器式位移传感器是通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。电位器式位移传感器的主要缺点是易磨损与量程范围不大。优点是结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。
结合三种方案，方案1测量范围广，响应速度快，测量精度高，量程大，体积小安装调试方便；方案2用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合常用于小位移测量；方案3结构简单，输出信号大，量程范围不大，使用方便，价格低廉。古建筑遗址（地基）切割的位置变化将直接引起负载的变化，考虑其要求高，安装要求可靠，使用寿命长，安装方便，测量距离范围广及测试准确，测试数据性能可靠，体积小，重量轻，携带方便，因此，选择方案1即采用激光测距传感器为测量古建筑遗址（地基）切割位置变化的传感器。
2.3.2 位移传感器主要参数的确定
古建筑迁移最大长度大约为6m，以6m为依据，选择GLS-B7H微型高频激光测距模块。GLS-B7H是一个基于TOF（time of Flight）技术的微型高频激光测距模块。它可以提供高频率高分辨率的距离测量（分辨率低于0.01米），并且支持MCU友好的多中国通讯接口。同传统的超声波传感器不同，GLS-B7H可以获得相比传统传感器高的分辨率。GLS-B7H微型高频激光测距模块集成了微处理器为外部系统直接提供最终的测量结果，不需额外的计算，从而可以使用户更方便地在系统中集成此模块。
功能特性
① 超小型：只有24x26mm大小，可以放置于任何微小的空间
② 长测量范围：最大量程可达7米
③ 高测量精度：分辨率小于0.01米
④ 理想的光束指向性：发散角度小于1.5°
⑤ 超高频率：最高每秒可达每秒1000次测量
⑥ 通电即用：通电即可直接输出最终的测量结果
⑦ 易于驱动：不需要复杂的电路，仅仅需要单一的5V直流供电即可驱动
⑧ 多接口支持：本模块支持UART/I2C/SPI/USB等多种接口
⑨ 优秀的环境光过滤能力：适用于各种复杂的环境
内部模块框图：
下图描述了GLS-B7H微型高频激光测距模块的内部模块框图。此模块只需要单一的5V直流供电即可工作。模块内部其余部件所需要的供电均可由模块内部的电源网络提供。