坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统

摘要

一种坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统，由监测装置、牵引装置和埋置于面板或坝体内部的监测管道组成；监测装置为在监测管道中移动的装置，包括高精度光纤陀螺惯导仪等测量设备及装载它的小车；牵引装置是使监测装置在管道中平稳移动的设备，监测管道为具有刚性和伸缩性的管道，其内壁光滑。由于目前混凝土面板堆石坝的面板挠度和坝体内部水平及垂直变形量最大值多在3米以内，本发明监测管道采用多节管道并通过可适度变形的波纹管进行连接，可以适应混凝土面板堆石坝工程的实际需求。管道内壁及小车的配套设计，使测量装置平稳在管道内移动，完成大量的、连续和较高精度的面板挠度和坝体内部水平及垂直变形测量工作。

说明书

技术领域

本发明涉及一种土木工程中测量装置，具体地是一种土木工程中建筑物的外部及建筑物内部水平及垂直变形的系统，尤其是一种用于水利水电工程中坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统。

背景技术

面板堆石坝建设中一方面为了掌握了解大坝实际施工质量，另一方面为大坝竣工验收准备必要的面板和坝体实际变形资料，同时为今后的面板堆石坝设计及施工提供一定的帮助，根据国家相关规范要求需要进行大量的施工期及运行期的监测工作。由于技术和经验的限制，目前面板堆石坝面板挠度仍采用固定式或滑动式测斜仪监测、内部变形监测仍采用引张线式水平位移计和水管式沉降仪监测坝体内部水平和垂直位移的传统方法。通过实际工程经验显示，上述传统监测方法存在许多不足之处，因此随着新技术的不断发展，采用其他更加先进的技术如光电技术进行上述监测已成为可能，目前光纤传感技术已在其他行业得到广泛应用，尤其是原用于军工方面的光纤陀螺仪现也可以应用于民用设施，国内已经有一些单位开展了这方面应用研究，如“基于光纤陀螺技术检测水下工程结构形变的方法及装置”(专利申请号：02147772)公开了一种光纤陀螺技术检测水下工程结构形变的方法及装置。上述该专利申请技术是利用光纤陀螺仪对角速度敏感的特性，牵引光纤陀螺仪沿着被测对象运动，对测得的角速度进行积分得到角度，继而通过公式计算得到整套装置的运动轨迹，也就是被测对象的形状。对两次的测得结果进行比较，就可得到被测对象的形变值。其装置包括光纤陀螺仪、信号接收存储单元、计算机接口、线速度传感器、外壳。上述申请专利的技术虽然提供了用光纤陀螺技术检测水下工程结构形变的方法及所用测量装置部分，由于坝体面板及坝体内部的测量还涉及在面板及坝内如何合理布置管道、对监测管道的性能和形状的技术要求、监测管道埋设工艺及如何保证使测量装置在监测管道中平稳移动并自行纠偏，从而完成整个测量过程等种种复杂因素，因此需要一整套完整的测量装置来完成。

本发明要解决的技术问题是：提供一套完整的、利用光纤陀螺技术检测土木工程中建筑物的外部及建筑物内部水平及垂直变形的装置，尤其是一种水利水电工程中坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统，由监测装置、牵引装置和埋置于面板或坝体内部的监测管道组成；监测装置为在监测管道中移动的装置，包括高精度光纤陀螺惯导仪及装载它的小车；牵引装置是使监测装置在管道中平稳移动的设备，包括拉索滑轮、防撞梁、固定梁、导向滑环和牵引钢丝绳；固定梁竖向安装在离管道顶端25～50mm处，拉索滑轮安装在监测管道顶端，防撞梁横向安装于顶端拉索滑轮之前，导向滑环安装在管道内壁顶部，牵引钢丝绳穿入导向滑环和顶端拉索滑轮；监测管道为具有刚性和伸缩性的管道，其内壁光滑，内径Φ300～500mm。

所述的监测装置还包括装载于小车内的磁感应器。

所述监测装置的高精度光纤陀螺惯导仪由2～3个高精度光纤陀螺仪、2～3个石英加速度计和数字信号处理器组成，光纤陀螺仪和石英加速器与数字信号处理器相连。

所述监测装置的小车由车体、侧面滚轮、底部滚轮、拉环、缓冲垫块、和接触式复位开关组成，侧面滚轮和底部滚轮分别安装在车体两侧和车体底部，拉环装在车体两端，复位开关和缓冲垫块装在车体前端，缓冲垫块位于车体前端两侧。

所述的拉索滑轮为双滑轮，由三个双滑轮组成，一个滑轮安装在顶端固定梁上，另两个固定在管道上下内壁。

所述的牵引装置还包括置于监测管道两端的卷扬机，卷扬机与牵引钢丝绳相连。

所述的监测管道的顶端设置了异物收集管。

所述的监测管道为采用圆直钢管和具有一定刚性和伸缩性的波纹管密封联接的混接管或用具有一定刚性和伸缩性的波纹管密封联接的波纹管，其内壁为无轨式或有轨式；当所述的管道为有轨式时，其管道内壁两侧有凹槽式轨道。

所述的管道外壁装有1个以上永久磁环。

所述的管道为无轨式时，管道内壁设有控制定位的搁板，搁板装在管道内壁上部。

本发明的监测管道采用具有刚性及伸缩性的波纹管或波纹管与圆直钢管或高强度化学合成的圆直管材混接，埋设于面板或坝体内，与被测体紧密结合并一起变形，能够较为准确反映面板挠度和坝体垂直变形情况；为了测量定位和补偿需要，每隔20～50米等距或不等距在管道外侧加一个永久性磁铁环，供测量小车上的磁感应器传感接受信号；在波纹管道的波纹内壁填有具有伸缩性的材料，使管道内壁光滑，内部为无轨式或有轨式，适应不同设计的测量装置在其中平稳移动；管道内还有使监测装置在管道中平稳移动的包括拉索滑轮、防撞梁、固定梁、导向滑环、牵引钢丝绳及卷扬机的索引装置，三个底部拉索滑轮安装在管道底部，直径Φ≥80mm，滑轮采用双滑轮，保准钢丝绳不会移位。三个滑轮，一个安装在底部固定钢梁上，其余两个固定在管道上下内壁，这种结构，钢丝绳与滑轮的夹角均大于90，可以有效防止钢丝绳被滑轮卡死。防撞钢梁横向安装于顶端拉索滑轮之前，高80mm，厚20mm，当移动小车下滑到底部时，小车上的缓冲垫块与其发生碰撞，接触式复位开关与其接触，主要用于保护测量装置和底部拉索滑轮。底部固定钢梁主要用于固定一个拉索滑轮，竖向安装在离监测管道顶端300mm处，宽50mm，厚20mm，导向滑环安装在管道内壁顶部，外径Φ≤30mm，在管道中每隔约10m安装1个，或者每段管道头尾各安装1个，导向滑环保证上沿钢丝绳不会下坠，影响或阻碍小车移动。整个测量管道长度比较长，而且不可维修和更换，在使用过程难免有异物掉入其中，为了能保证测量的顺利进行，在监测管道顶端增加了一段长约500mm的底部异物收集管。钢丝绳在施工时就穿入导向滑环和底部拉索滑轮，测量装置靠钢丝绳来双向牵引移动于监测管道中；卷扬机置于测量管道的尾端，要求能够双向转动，可以调速，转速平稳，牵引钢丝绳，从而带动小车移动。

测量装置是本测量系统的核心部分，测量装置在管道中移动要求平稳，使高精度光纤陀螺惯导仪能正确测量出砼面板堆石坝面板挠度和坝体内部水平及垂直变形的情况。

采用高精度光纤陀螺惯导仪，由2～3个高精度光纤陀螺仪、2～3个石英加速度计和数字信号处理器(DSP)等组成，高精度光纤陀螺仪和石英加速度计将测得的角速度信号和线加速度信号传给数字信号处理器，数字信号处理器可将数据传给现场的计算机处理或储存后再经计算机算处理，从而得出变形数据。

光纤陀螺仪技术指标为：

随机游走：

偏置漂移：0.1°/h；

标度因数稳定性：≤100ppm；

角速度测量范围：≥±60°/s；

工作温度范围：0～+50℃；

石英加速度计技术指标为：

最小测量值：10^-3g；

测量范围：±100g；

工作温度范围：0～+50℃；

DSP信号处理器的特性：

TMS320C32 DSP芯片40M主频；

1M外部非易失性nvSRAM有效保存测试数据；

RS422串行接口：115200波特率；

高速A/D采样；

测量精度：≤10mm。

用2-3个光纤陀螺仪为一组，组成多姿态测量系统，以修正在监测管道中行走的偏差，从而提高测量精度。

本发明的小车本体直径Φ250～400mm，高220～380mm，长300～500mm，壁厚5～15mm，侧面和底部安装滚轮，前后安装拉环、缓冲垫块、复位开关和电气接插件，内部安装高精度光纤陀螺惯导仪和磁感应器。磁感应器将测得的水平定位信号传给DSP数字信号处理器。

小车本体的结构根据管道内部结构方案而确定，当管道内壁为无轨式时，所用的小车底部滚轮承载小车的重量，侧面滚轮主要避免小车摆动的作用；此时底部滚轮直接安装在车体底部。当管道内壁为无轨式，但管道内壁上部装有控制定位隔板时，定位隔板起到控制小车行走姿态平稳的作用；或当管道内壁为有轨时，管道内壁两侧设有凹槽式轨道，小车的侧面滚轮行走于其中，起到控制小车行走姿态平稳的作用，底部滚轮起支撑作用，此时，底部滚轮通过弹簧联接在车体底部。

侧面滚轮安装在小车本体直径最大处，两个侧面各装2～3个。侧面滚轮直径Φ30～60mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。

侧面滚轮与小车间均用弹簧连接，保证小车在移动过程中，不产生晃动，增加稳定性，如果管道内径有微小变化，由于弹簧作用不影响小车的平稳移动。

底部滚轮直接安装在车体底部或采用弹簧联接在车体底部；前后各2～3个，两个滚轮间夹角50～70度，底部滚轮外层包硬橡胶层，中间为滚珠轴承，其直径Φ30～60mm。

钢丝绳拉环固定在小车本体前后两侧，用于连接钢丝绳，拉环离小车本体底部50～80mm，从而保证测量装置在移动不出现翻滚现象，缓冲垫块安装在小车前面中部，左右各一个，采用高强度、弹性橡胶，当小车滚动到管道底部时与防撞钢梁发生碰撞时起到减振作用，保护行走的测量装置。

在小车滚动到管道顶端时，接触式复位开关与防撞钢梁发生接触，使系统复位，测量重新开始。

还可在小车前端增加一个摄像头和照明灯，可以查看管道内部情况，避免测量小车盲目进入管道的风险，可对管道内情况进行三维成像测量。也可以将摄像头和照明灯单独安装在一独立的小车上，在正式测量前先利用带摄像头的小车进行对管道内部情况进行摄像了解，以保证测量小车的安全。

综上所述，由于目前混凝土面板堆石坝的面板挠度和坝体内部水平及垂直变形量最大值多在2米以内，监测管道采用多节管道并通过可适度变形的波纹管进行连接，所以可以适应混凝土面板堆石坝工程的实际需求。而且管道内壁及小车的配套设计，可使测量装置平稳在管道内移动，可很好地完成大量的、连续性的和较高精度的面板挠度和坝体内部水平及垂直变形测量工作。

本发明测量装置还可应用于土木工程类(如水利水电工程、道路桥梁工程、工民建工程、地下工程、水下工程及市政工程等工程类)的建筑物及基础的准直和轨迹测量，也即进行土木工程类的建筑物外部及内部的水平与垂直变形监测。

下面结构附图及具体实施方式进一步说明本发明优点。

附图说明

图1    为本发明整体结构示意图

图2    为本发明监测管道结构示意图

图3    为本发明测量装置结构示意图

图4    为本发明管道结构示意图(混接管带磁环)

图5    本发明管道结构示意图(波纹管带磁环)

图6    为本发明管道内壁结构示意图(无轨式)

图7    为本发明管道内壁结构示意图(无轨式有隔板)

图8    为本发明管道内壁结构示意图(有轨式)

图9    为本发明底部拉索滑轮安装示意图

图10   为本发明光纤陀螺仪结构示意图

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2、图3、图4、图6、图9、图10所示，坝体面板挠度或坝体内部水平及垂直变形的测量系统，由监测装置5、牵引装置和埋置于大坝面板2内的监测管道3组成。

监测装置5为在监测管道3中移动的装置，由磁感应器11、内置电源22、高精度光纤陀螺惯导仪及装载它的小车组成；高精度光纤陀螺惯导仪由2个高精度光纤陀螺仪13、2个石英加速度计12和数字信号处理器组成14，光纤陀螺仪13和石英加速器12与数字信号处理器14相连，光纤陀螺仪13和石英加速器12和磁感应器11将测得的角速度信号、线速度信号和水平定位信号传给数字信号处理器14，再由计算机进行数据分析。

光纤陀螺仪技术指标为：

随机游走：

偏置漂移：0.1°/h；

标度因数稳定性：≤100ppm；

角速度测量范围：≥±60°/s；

工作温度范围：0～+50℃；

石英加速度计技术指标为：

最小测量值：10^-3g；

测量范围：±100g；

工作温度范围：0～+50℃；

DSP信号处理电路的特性：

TMS320C32 DSP芯片40M主频；

1M外部非易失性nvSRAM有效保存测试数据；

RS422串行接口：115200波特率；

高速A/D采样；

测量精度：≤10mm。

牵引装置是使监测装置5在监测管道3中平稳移动的设备，包括拉索滑轮7、防撞钢梁6、固定钢梁9、导向滑环10和牵引钢丝绳28；固定钢梁9竖向安装在离管道3顶端25mm处，三个拉索滑轮10安装在管道3顶端，直径Φ＝80mm，滑轮7采用双滑轮，保证钢丝绳28不会移位。三个滑轮7，一个安装在顶端固定钢梁9上，其余两个固定在管道3上下内壁，这种结构，钢丝绳与滑轮的夹角均大于90度，可以有效防止钢丝绳被滑轮卡死。防撞钢梁6横向安装于顶端拉索滑轮7之前，导向滑环10安装在管道3内壁顶部，牵引钢丝绳28穿入导向滑环6和顶端拉索滑轮7。

监测管道3为具有刚性和伸缩性的管道，其内壁光滑，为无轨式，内径Φ300mm，采用具有刚性及伸缩性的波纹管23与钢管24通过法兰26密封混接，埋设于大坝的砼面板2内。为了保证监测管道内壁光滑，在波纹管23内壁波纹处填充有具有伸缩性的材料；管道3外每隔20米装有1永久性磁铁环25。

监测装置5的小车由车体30、侧面滚轮21、底部滚轮20、拉环18、缓冲垫块19和接触式复位开关17组成；车体12直径Φ250mm，高220mm，长400mm，壁厚10mm，4个侧面滚轮21通过弹簧安装在车体30两侧，侧面滚轮21安装在车体30直径最大处，两个侧面各装两个。侧面滚轮20直径Φ＝30mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。侧面滚轮21与车体间用弹簧连接，保证小车在移动过程中，不产生晃动，增加稳定性，如果管道内径有微小变化，由于弹簧作用不影响小车的移动。4个底部滚轮20直接安装在车体底部，滚轮直径Φ＝30mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。

钢丝绳拉环18固定在车体30前后两端，用于连接钢丝绳28，拉环18离车体30底部50mm，从而保证测量装置5在移动不出现翻滚现象，缓冲垫块19安装在车体30前面中部，左右各一个，采用高强度、弹性橡胶，当小车滚动到管道底部时与防撞钢梁发生碰撞时起到减振作用，保护测量装置。

在小车滚动到管道底部时，接触式复位开关17与防撞钢梁发生接触，使系统复位，测量重新开始。

钢丝绳28一端与设在监测管道端口的卷扬机4相连，牵引测量装置5在管道3中平稳移动，实施面板挠度变形的测量。

实施例2

如图1、图2、图3、图4、图8、图9、图10所示，本发明由监测装置5、牵引装置和埋置于面板的监测管道3组成。

监测装置5为在监测管道3中移动的装置，由磁感应器11、内置电源22、高精度光纤陀螺惯导仪及装载它的小车组成；高精度光纤陀螺惯导仪由2个高精度光纤陀螺仪13、2个石英加速度计12和数字信号处理器组成14，光纤陀螺仪13和石英加速器12与数字信号处理器14相连，光纤陀螺仪13和石英加速器12和磁感应器11将测得的角速度信号、线速度信号和水平定位信号传给数字信号处理器14，再由计算机进行数据分析。

光纤陀螺仪技术指标为：

随机游走：

偏置漂移：0.1°/h；

标度因数稳定性：≤100ppm；

角速度测量范围：≥±60°/s；

工作温度范围：0～+50℃；

石英加速度计技术指标为：

最小测量值：10^-3g；

测量范围：±100g；

工作温度范围：0～+50℃；

DSP信号处理电路的特性：

TMS320C32 DSP芯片40M主频；

1M外部非易失性nvSRAM有效保存测试数据；

RS422串行接口：115200波特率；

高速A/D采样；

测量精度：≤10mm。

牵引装置是使监测装置在管道中平稳移动的设备，包括拉索滑轮7、防撞钢梁6、固定钢梁9、导向滑环10和牵引钢丝绳28；固定钢梁9竖向安装在离管道3顶端25mm处，三个拉索滑轮7安装在管道3顶端，直径Φ＝80mm，滑轮7采用双滑轮，保证钢丝绳28不会移位。三个滑轮7，一个安装在顶端固定钢梁9上，其余两个固定在管道3上下内壁，这种结构，钢丝绳与滑轮的夹角均大于90°，可以有效防止钢丝绳被滑轮卡死。防撞梁横向安装于顶端拉索滑轮之前，导向滑环安装在管道内壁顶部，牵引钢丝绳28穿入导向滑环10和顶端拉索滑轮7；监测管道3为具有刚性和伸缩性的管道，其内壁光滑，内径Φ500mm，内壁为有轨式，管内壁两侧有凹槽式轨道29。管道3采用具有刚性及伸缩性的波纹管23与钢管24用密封法兰接头16混接，埋设于大坝1内，波纹管23内壁波纹处填有具有伸缩性的填充物，保证管道3内壁光滑。为了测量定位和补偿需要，每隔20米在管道外壁加一个永久磁铁环25，供测量小车上磁感应器11接受信号用。

监测装置的小车由车体30、侧面滚轮21、底部滚轮20、拉环18、缓冲垫块19、和接触式复位开关17组成；车体直径Φ250mm，高220mm，长400mm，壁厚10mm，4个侧面滚轮21通过弹簧安装在车体30两侧，侧面滚轮安装在车本直径最大处，两个侧面各装两个。侧面滚轮直径Φ＝30mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。侧面滚轮与小车间用弹簧连接，保证小车在移动过程中，不产生晃动，增加稳定性，如果管道内径有微小变化，由于弹簧作用不影响小车的移动。4个底部滚轮通过弹簧安装在车体底部，滚轮直径Φ＝30mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。

钢丝绳拉环18固定在小车本体前后两侧，用于连接钢丝绳28，拉环18离小车本体底部50mm，从而保证测量装置在移动不出现翻滚现象，缓冲垫块19安装在小车前面中部，左右各一个，采用高强度、弹性橡胶，当小车滚动到管道底部时与防撞钢梁发生碰撞时起到减振作用，保护测量装置。

在小车滚动到管道底部时，接触式复位开关17与防撞钢梁发生接触，使系统复位，测量重新开始。

还可在小车前端增加一个摄像头15和照明灯16，可以查看管道内部情况，避免测量小车盲目进入管道的风险。也可以将摄像头和照明灯单独安装在一独立的小车上，在正式测量前先利用带摄像头的小车进行对管道内部情况进行摄像了解，保证测量小车的安全。

实施例3

如图1、图2、图3、图5、图7、图9、图10所示，一种砼面板堆石坝面板挠度与坝体内部水平及垂直变形测量系统，由埋置于坝体1内部的监测管道3、监测装置5和牵引装置组成；监测管道3为具有刚性和伸缩性的管道，其内壁光滑，内径Φ500mm；监测装置5由高精度光纤陀螺惯导仪、磁感应器11、内置电源22及装载它的小车组成；牵引装置是使监测装置在管道中平稳移动的设备，由拉索滑轮7、防撞梁6、固定梁9、导向滑环10、牵引钢丝绳28及卷扬机4组成；固定梁9竖向安装在离管道底部50mm处，防撞梁6横向安装于底部拉索滑轮7之前，导向滑环10安装在管道内壁顶部，牵引钢丝绳28穿入导向滑环10和底部拉索滑轮3。

本发明的监测管道3采用具有刚性及伸缩性的波纹管23密封连接，波纹管内壁用具有伸缩性的材料填充，以使管道3内壁光滑，管道3埋设于坝体1内，为了测量定位和补偿需要，每隔20或50米在管道外侧加一个永久磁铁环25，供测量小车上磁感应器11传感接受信号用；由于监测管道3与被测体1紧密结合，由于波纹管23具有一定的刚性和伸缩性，可随面板堆石坝一起变形，可较好地正确反映堆石坝坝体内部水平及垂直变形；管道3内壁光滑，内壁为无轨式，但在管内壁上部增设了一隔板27。管道3内还有使监测装置在管道中平稳移动的包括拉索滑轮7、防撞梁6、固定梁9、导向滑环10、牵引钢丝绳28的索引装置，卷扬机4位于管道3端口，三个顶端拉索滑轮7安装在管道1顶端，直径Φ＝80mm，滑轮7采用双滑轮，保证钢丝绳10不会移位。三个滑轮7，一个安装在顶端固定钢梁9上，其余两个固定在管道3上下内壁，这种结构，钢丝绳与滑轮的夹角均大于90，可以有效防止钢丝绳被滑轮卡死。防撞钢梁7横向安装于顶端拉索滑轮之前，高80mm，厚20mm，当移动小车移动到顶端时，小车上的缓冲垫块与其发生碰撞，主要用于保护测量装置和顶端拉索滑轮。此时，接触式复位开关与其接触，测量重新开始。底部固定钢梁主要用于固定一个拉索滑轮，竖向安装在离底部300mm处，宽50mm，厚20mm，导向滑环10安装在管道3内壁顶端，外径Φ＝30mm，在管道中每隔约10m安装1个，导向滑环10保证上沿钢丝绳不会下坠，影响或阻碍小车移动。整个测量管道长度比较长，而且不可维修和更换，在使用过程难免有异物掉入其中，为了能保证测量的顺利进行，在顶端增加了一段长约500mm的底部异物收集管8。钢丝绳28在施工时就穿入导向滑环10和底部拉索滑轮7，测量装置5靠钢丝绳来双向牵引移动于监测管道3中；卷扬机4置于测量管道3的尾端，要求能够双向转动，可以调速，转速平稳，牵引钢丝绳，从而带动小车移动；

测量装置5是本测量系统的核心部分，测量装置在管道中移动要求平稳，使高精度光纤陀螺惯导仪能正确测量出砼堆石面板坝坝体内部水平及垂直变形的变化。监测装置由高精度光纤陀螺惯导仪、内置电源22、磁感应器11及装载它们的小车组成。

高精度光纤陀螺惯导仪由三个高精度光纤陀螺仪13、三个石英加速度计12和DSP信号处理器14组成。

光纤陀螺技术指标为：

随机游走：

偏置漂移：0.1°/h；

标度因数稳定性：≤100ppm

角速度测量范围：≥±60°/s；

工作温度范围：0～+50℃；

石英加速度计技术指标为：

最小测量值：10^-3g；

测量范围：±100g；

工作温度范围：0～+50℃；

DSP信号处理器的特性：

TMS320C32 DSP芯片40M主频；

1M外部非易失性nvSRAM有效保存测试数据；

RS422串行接口：115200波特率；

高速A/D采样；

测量精度：≤10mm。

光纤陀螺仪利用其对角速度的敏感，测量被子测物的角速度，将角速度信号传给DSP信号处理器，石英加速度计则将所测的线速度信号传给DSP信号处理器，磁感应器则将水平定位信号传给DSP信号处理器。由于在测试过程中监测装置没有导线与外界联接，采用内置电源(30W，工作1小时)为高精度光纤陀螺惯导仪提供电源，可充电，重复使用，重量轻。

本发明的小车车体30直径Φ≤250mm，高220mm，长400mm，壁厚10mm，侧面和底部安装滚轮21、20，前后安装拉环18、缓冲垫块19、复位开关17。

侧面滚轮21安装在小车本体直径最大处，两个侧面各装两个。侧面滚轮直径Φ≥30mm，外层包硬橡胶层，在滚动时可减少颠簸，中间采用滚珠轴承，转动平滑，减小摩擦。

侧面滚轮21和底部滚轮20与小车间均用弹簧连接，保证小车在移动过程中，不产生晃动，增加稳定性，如果管道内径有微小变化，由于弹簧作用不影响小车的移动。

钢丝绳拉环18固定在车体30前后两侧，用于连接钢丝绳28，拉环18离车体30底部50mm，从而保证测量装置在移动不出现翻滚现象，缓冲垫块安装在小车前面中部，左右各一个，采用高强度、弹性橡胶，当小车滚动到管道底部时与防撞钢梁发生碰撞时起到减振作用，保护测量装置。

在小车滚动到管道底部时，接触式复位开关17与防撞钢梁6发生接触，使系统复位，测量重新开始。

还可在小车前端增加一个摄像头15和照明灯16，可以查看管道内部情况，避免测量小车盲目进入管道的风险。也可以将摄像头和照明灯单独安装在一独立的小车上，在正式测量前先利用带摄像头的小车进行对管道内部情况进行摄像了解，保证测量小车的安全。