MEMS惯性传感器在水库岸坡变形监测中的应用及仿真研究

摘要：

提出一套使用微机电系统(Micro Electro-Mechanical System,简称MEMS)惯性传感器对水库岸坡变形进行实时监测的技术手段,在传统位移测量基础上增加了转动视角测量,可以更全面地观测坡体变形的三维运动状态.对于岸坡变形初期坡体的缓慢静态变形,采用微加速度计、微磁力计组成三维电子罗盘测定观测点在传感器安装位置三维方向上的重力加速度和磁场强度,运用惯性测量原理将所测的各轴向重力加速度分量和磁场强度分量解算为观测点的水平及竖直方向的旋转角度,参照全球导航卫星系统(GNSS)测量数据则可同时得到观测点的转动角度及平动位移;对岸坡开始加速变形至破坏阶段的坡体动态变形,用微加速度计和微陀螺仪组成的惯性测量单元测量观测点的线加速度和角速度,按照惯性导航原理将所测得的线加速度和角速度解算为观测点的运动速度和位移,进而实现滑坡快速预警.针对水库岸坡变形初期坡体静态变形监测的应用实例,对水库岸坡加速变形至破坏阶段坡体动态变形的惯性传感器测量进行了仿真模拟分析.实例监测和仿真模拟表明,应用惯性传感器测量技术对水库滑坡静态变形和动态变形进行实时监测方法可行,有助于充分了解边坡变形的实时状态.

关键词：边坡工程、微机电系统惯性传感器、水库岸坡、静态变形、动态变形、实时监测、仿真模拟

所属期刊栏目：42

分类号：P642(水文地质学与工程地质学)

资助基金：河北省自然科学基金青年基金资助项目;河北省人社厅留学回国人员资助项目

在线出版日期：2023-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1248-1258