本發(fā)明涉及工程建設(shè)領(lǐng)域的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

地鐵盾構(gòu)隧道和其它地下建筑結(jié)構(gòu)一樣埋于地面以下，其隧道內(nèi)部溫度、濕度與地面不同并且隨季節(jié)變化不大。地鐵隧道正常運營期間，列車運行密度高，列車所引發(fā)的活塞風(fēng)、振動都會對結(jié)構(gòu)以及監(jiān)測器械產(chǎn)生影響，再加上地鐵盾構(gòu)隧道管理的法律法規(guī)對隧道內(nèi)部機械安裝、線路布置都有嚴格的規(guī)定，這些都對地鐵盾構(gòu)隧道監(jiān)測提出了獨特要求。

對于地鐵盾構(gòu)隧道縱向沉降的監(jiān)測，主要有以下方法：

靜力水準監(jiān)測能實現(xiàn)一定程度的自動化和數(shù)字化，在隧道結(jié)構(gòu)沉降變形風(fēng)險監(jiān)測中經(jīng)常使用，但其儀器體積較大，不便安裝，不適用于高差變化較大區(qū)段；會受到溫度、氣壓、重力異常等因素的影響。

人工水準測量應(yīng)用廣泛，方法成熟，儀器價格便宜。但是需要工作人員持儀器進入隧道，因此無法實現(xiàn)運營期隧道的全天候監(jiān)測，只能用于非運營狀態(tài)的隧道，并且人工水準測量費時費工，效率低下。

電水平尺是一種精度、分辨力極高而穩(wěn)定性又好的傳感器，安裝方便，在地鐵監(jiān)護中使用，不僅能保證地鐵的正常運行，而且能夠不間斷地提供實時監(jiān)測數(shù)據(jù)和變化曲線。但其一次性投入高，重復(fù)利用率低。

目前可采用在運行下測斜管內(nèi)的測量車進行隧道沉降的測量，但是為了保證測量的準確性，必須保證測量車在測斜管內(nèi)恒速運行，但是如何保證測量車的恒速目前尚未見到上述報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法，可以保證測量車在測斜管內(nèi)的恒速運動，保證數(shù)據(jù)采集的準確性。

實現(xiàn)上述目的的一種技術(shù)方案是：一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法，所述測量車在所述隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測斜管中貼壁運行，該驅(qū)動方法通過壓控振蕩器、步進電機驅(qū)動器和步進電機驅(qū)動所述測量車的車輪；包括下列步驟：

s1：步進電機啟動；

s2：通過壓控振蕩器的壓控端接收一個幅值單調(diào)下降至恒定值的電壓信號使所述壓控振蕩器的輸出端輸出一個頻率隨所述電壓信號幅值的單調(diào)下降而同步單調(diào)遞增至恒定值的斬波脈沖；

s3：通過所述壓控振蕩器輸出的斬波脈沖使所述步進電機驅(qū)動器同步輸出一個頻率隨所述斬波脈沖頻率的單調(diào)遞增而同步單調(diào)遞增至恒定值的角位移信號，從而使所述步進電機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到恒定值，并通過所述步進電機驅(qū)動所述測量車的車輪的恒速轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述壓控振蕩器的壓控端接收的電壓信號的幅值以指數(shù)衰減的方式單調(diào)下降至恒定值。

進一步的，所述電壓信號的單調(diào)下降至恒定值是通過rc積分器實現(xiàn)的，所述電壓信號幅值單調(diào)下降的值為所述rc積分器所接收的階躍信號ujy的幅值。

再進一步的，所述壓控振蕩器輸出的斬波脈沖的頻率f0的公式為：

其中vcc為所述壓控振蕩器的供電電壓，vco為所述壓控振蕩器壓控端所接收的電壓信號的幅值，且0≤vco≤vcc；r10為所述壓控振蕩器dis引腳所接的接地電阻的電阻值，c19為所述壓控振蕩器rt引腳所接的接地電容的電容值。

再進一步的，所述電壓信號輸入所述壓控振蕩器的壓控端前經(jīng)過反相處理。

采用了本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法的技術(shù)方案，所述測量車在所述隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測斜管中貼壁運行，該驅(qū)動方法通過壓控振蕩器、步進電機驅(qū)動器和步進電機驅(qū)動所述測量車的車輪；包括下列步驟：s1：步進電機啟動；s2：通過壓控振蕩器的壓控端接收一個幅值單調(diào)下降至恒定值的電壓信號使所述壓控振蕩器的輸出端輸出一個頻率隨所述電壓信號幅值的單調(diào)下降而同步單調(diào)遞增至恒定值的斬波脈沖；s3：通過所述壓控振蕩器輸出的斬波脈沖使所述步進電機驅(qū)動器同步輸出一個頻率隨所述斬波脈沖頻率的單調(diào)遞增而同步單調(diào)遞增至恒定值的角位移信號，從而使所述步進電機的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到恒定值，并通過所述步進電機驅(qū)動所述測量車的車輪的恒速轉(zhuǎn)動。其可技術(shù)效果是：可以保證測量車在測斜管內(nèi)的恒速運動，保證數(shù)據(jù)采集的準確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)中測斜管與測量車安裝主視圖。

圖2為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)中測斜管與測量車安裝左視圖。

圖3為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)中紅外發(fā)射器和紅外接收器的安裝示意圖。

圖4為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)中第一傾角傳感器和第二傾角傳感器的安裝示意圖。

圖5為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖6為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法所對應(yīng)的隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)中第一基準源電路和第二基準源電路連接示意圖。

圖7為本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法的流程圖。

具體實施方式

請參閱圖1，本發(fā)明的發(fā)明人為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進行理解，下面通過具體地實施例，并結(jié)合附圖進行詳細地說明：

隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)包括沿著隧道的軸向在所述隧道內(nèi)壁上依次連接的測斜管300，以及可在測斜管300內(nèi)貼壁運行的測量車400。測量車400上布置有若干組呈十字排列的車輪401，使測量車400與測斜管300貼壁，減少測量車400的機械振動。車輪401通過預(yù)壓緊裝置402安裝在測量車400上。

測量車400上設(shè)有第一基準源電路1a、第二基準源電路1b、第一傾角傳感器2、第二傾角傳感器3、差分放大器4、模數(shù)轉(zhuǎn)換器5、zigbee發(fā)射裝置6、紅外發(fā)射器7、紅外接收器8、施密特整形器9、單片機10、壓控振蕩器11、步進電機驅(qū)動器12和用于驅(qū)動車輪401恒速轉(zhuǎn)動的步進電機13。

其中，第一基準源電路1a同時連接第一傾角傳感器2、第二傾角傳感器3的電源端，為第一傾角傳感器2、第二傾角傳感器3提供穩(wěn)定的供電電源。第一基準源電路1a還連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器5以及步進電機驅(qū)動器12的參考電源端，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器5和步進電機驅(qū)動器12提供穩(wěn)定的參考電壓。

由于第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3的輸出誤差響應(yīng)與供電電源的穩(wěn)定性具有緊密的關(guān)聯(lián)，因此采用第一基準源電路1a是極為必要的。

本實施例中第一基準源電路1a選用ref195基準源芯片，ref195基準源芯片可以提供高達30毫安、并且具有2ppm/℃溫度漂移的優(yōu)良性能。

第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3均采用sca100t型雙高精度傾角傳感器，其目的是為了獲取差分傾角數(shù)據(jù)，這將有效地抑制由于測量車400的機械振動引起第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3產(chǎn)生的共模噪聲。

其原理是：第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3對齊后上下層疊安裝，使第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3各自的x軸和y軸構(gòu)成的平面向背。第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3的x軸與測量車400的位移方向平行但方向相反，第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3的y軸與測量車400的振動方向平行且方向相同。第一傾角傳感器2生成與測量車400在測斜管300內(nèi)振動對應(yīng)的第一振動信號，以及與測量車400在測斜管300內(nèi)位移對應(yīng)的第一位移信號。第二傾角傳感器3生成與測量車400在測斜管300內(nèi)振動對應(yīng)的第二振動信號，以及與測量車400在測斜管300內(nèi)位移對應(yīng)的第二位移信號。

因此，第一振動信號和第二振動信號為一對共模信號，經(jīng)差分放大器4放大后，該對共模信號被抵消。同樣，由于第一位移信號和第二位移信號是一對差模信號，因此經(jīng)差分放大器4的輸出端最終輸出的模擬信號為第一位移信號和第二位移信號的疊加。

差分放大器4的輸出端設(shè)有一個接地的10μf的降噪電容cf，以期達到進一步抑制低頻噪聲的目的，因為測量車400機械振動的主要頻譜是集中在低頻段上。差分放大器4的輸出的模擬信號經(jīng)降噪電容cf濾波后被饋入模數(shù)轉(zhuǎn)換器5的輸入端。模數(shù)轉(zhuǎn)換器5為16位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。差分放大器4的輸出的模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后被送入zigbee發(fā)射裝置6，本實施例中zigbee發(fā)射裝置6為cc2530型zigbee傳感器，完成傾角數(shù)據(jù)的采集。

本實施例不采用本實施例中zigbee發(fā)射裝置6內(nèi)置的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的原因在于其精度不夠。

令第一位移信號和第一振動信號對應(yīng)為ux1信號和uy1信號，第一位移信號和第一振動信號對應(yīng)從第一傾角傳感器2的out1端口和out2輸出。令第二位移信號和第二振動信號對應(yīng)為ux2信號和uy2信號，第二位移信號和第二振動信號對應(yīng)從第二傾角傳感器3的out1端口和out2輸出。ux1信號和ux2信號為一組差模信號，uy1信號和uy2信號為一組共模信號。首先通過對應(yīng)的第一運算放大器19，對第一傾角傳感器2的輸出信號和第二傾角傳感器3的輸出信號施以比例系數(shù)為a的低噪聲前置放大，得到aux1信號、auy1信號、aux2信號和auy2信號，aux1信號和auy1信號接入差分放大器4的ina+端口，aux2信號和auy2信號接入差分放大器4的ina-端口，通過差分放大器4的差分運算，得到a(ux1-ux2)信號及a(uy1-uy2)信號。由此實現(xiàn)了在與測量車400在測斜管300內(nèi)位移方向平行的方向相對安置的第一傾角傳感器2和第二傾角傳感器3的x軸，完成對于測量車400振動信號和位移信號的修正。

a(ux1-ux2)信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器5完成模數(shù)轉(zhuǎn)換后，被采入zigbee發(fā)射裝置6,zigbee發(fā)射裝置6內(nèi)置中央處理器對采入數(shù)據(jù)實行相關(guān)運算處理后被無線傳送至鄰近的zigbee中繼接力器，供后臺依照zigbee發(fā)射裝置6傳遞過來的數(shù)據(jù)對隧道的沉降情況進行測定。

本實施例中的兩個第一運算放大器19均為opa184運算放大器，其具有低噪聲、單電源供電、軌到軌輸入輸出的功能，其目的是在單電源供電的情況下盡可能擴大第一位移信號、第一振動信號、第二振動信號和第二位移信號處理的動態(tài)范圍。本實施例中a＝2，以保證差分放大器4輸出的模擬信號的動態(tài)范圍。本實施例中差分放大器4為高精度儀器放大器ad620。

差分放大器4采用單電源供電，因此其參考電源端端需要接入一個vcc/2低阻抗參考源。

第二基準源電路1b采用adr4550基準源芯片，其輸出電壓為5v，具有極其優(yōu)良的低噪聲、低溫漂性能，為模數(shù)轉(zhuǎn)換器5提供供電電壓。

本實施例中模數(shù)轉(zhuǎn)換器5為ad7988模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器5除了需要高精度的基準電壓外，其供電電壓需要vcc/2的供電電壓，即2.5伏供電；并且差分放大器4也需要一個高穩(wěn)定的2.5伏中點參考源。為了產(chǎn)生高穩(wěn)定的2.5伏供電電源，本實施例中在第二基準源電路1b的輸出端設(shè)置了第二運算放大器18，第二運算放大器18為op184運算放大器，第二運算放大器18同時連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器5的電源端和差分放大器4的參考電源端，第二運算放大器18跟隨經(jīng)分壓的第二基準源電路1b產(chǎn)生基準源，得到的高精度2.5伏低阻抗電壓源，分別為模數(shù)轉(zhuǎn)換器5提供供電，為差分放大器4提供中點參考源。

通過紅外發(fā)射器7和紅外接收器8，可實現(xiàn)對測量車400在測斜管300中位置的感知，以及可能產(chǎn)生的卡死或堵轉(zhuǎn)故障的監(jiān)測。紅外發(fā)射器7和紅外接收器8均固定在與測量車400中任意一個車輪401對應(yīng)的預(yù)緊裝置402上。該車輪401上開有供紅外發(fā)射器7和紅外接收器8間歇進行通信的圓孔403。紅外接收器8連接施密特整形器9，施密特整形器9連接單片機10，單片機10通過紅外接收器8對運行在測斜管300中的測量車400的運動狀態(tài)實施監(jiān)測。其原理描述如下：在測量車400在測斜管300內(nèi)運行時，車輪401每旋轉(zhuǎn)一周；紅外發(fā)射器7和紅外接收器8進行一次通信，紅外接收器8收到一次紅外發(fā)射器7發(fā)射的電脈沖，該電脈沖經(jīng)施密特整形器9整形后被饋入單片機10實行計數(shù)。由于車輪401的周長是個常量，因此計算電脈沖的計數(shù)值和車輪401的周長的乘積便可獲得測量車400在測斜管300中運行的距離，由此得到測量車400在測斜管300中的位置。該電脈沖還被用于獲知測量車400的運動狀態(tài)，當測量車400的運動時間不斷地累積但電脈沖的計數(shù)值保持不變時，即可得到測量車400在測斜管300內(nèi)發(fā)生堵塞。電脈沖的計數(shù)值以及測量車400的運動時間也通過單片機10和zigbee發(fā)射裝置6被發(fā)送給鄰近的zigbee中繼接力器。

采用紅外發(fā)射器7和紅外接收器8的優(yōu)點在于：無須產(chǎn)生譬如使用光電管方式時需要的輔助光源，并有效地屏蔽了由于可見雜散光干擾產(chǎn)生的誤操作。

本實施例中，紅外發(fā)射器7為紅外收發(fā)二極管se304、紅外接收器8，為pic14043紅外接收器。每當車輪401上的圓孔403轉(zhuǎn)到與紅外發(fā)射器7以及紅外接收器8對應(yīng)的位置時，紅外發(fā)射器7產(chǎn)生一個電脈沖，該電脈沖被紅外接收器8接收后，通過施密特整形器9整形，被讀入單片機10，啟動單片機10中的定時計數(shù)器，對送入電脈沖的進行計數(shù)，并定期采樣該定時計數(shù)器中的電脈沖的計數(shù)值tcn1，運算電脈沖的計數(shù)值tcn1與車輪401周長lzc的乘積便可得到測量車400在測斜管300中的位置。單片機10的定時計數(shù)器還外接晶振101，晶振101為xcxo型晶振。晶振101經(jīng)2¹⁵分頻后獲得的秒時鐘實行計數(shù)操作，該秒時鐘與紅外發(fā)射器7、紅外接收器8產(chǎn)生的車輪401轉(zhuǎn)動圈數(shù)計數(shù)值，即電脈沖的計數(shù)值tcn1是一一對應(yīng)的關(guān)系，當其一一對應(yīng)的關(guān)系發(fā)生被破壞時，測量車400可能產(chǎn)生的卡死或堵轉(zhuǎn)故障，單片機10報警，從而實現(xiàn)測量車400運動狀態(tài)的監(jiān)測。

單片機10連接壓控振蕩器11的壓控端，壓控振蕩器11的輸出端連接步進電機驅(qū)動器12的時鐘端，步進電機驅(qū)動器12連接控制測量車400的車輪401恒速轉(zhuǎn)動的步進電機13。設(shè)置壓控振蕩器11的目的是控制測量車400的驅(qū)動源，保證步進電機13的平穩(wěn)啟動和運行。一般來說，步進電機13的空載啟動頻率一般不宜低于40khz，否則會產(chǎn)生測量車400振動。步進電機13啟動時控制頻率由低到設(shè)定穩(wěn)態(tài)；停止前，控制頻率由穩(wěn)態(tài)變低。步進電機13的控制頻率的變化應(yīng)遵循指數(shù)型變化，通常加減速的時間不宜小于300毫秒，否則會產(chǎn)生測量車400失步或抖動；采用細分控制可降低步進電機13運行時的測量車400抖動；測量車400高速運轉(zhuǎn)需要維持一定的電壓，否則會產(chǎn)生測量車400堵轉(zhuǎn)。

本實施例中的壓控振蕩器11采用函數(shù)發(fā)生集成電路lm566。函數(shù)發(fā)生集成電路lm566是一種壓控函數(shù)發(fā)生器，可產(chǎn)生從低頻至1mhz的方波或三角波信號，壓控振蕩器11的輸出信號的頻率變化與壓控端的電壓的幅值關(guān)聯(lián)，由此僅需在壓控振蕩器11的壓控端與單片機10的輸出端之間接入一個rc積分器17、并且對rc積分器17送入一個高電平，rc積分器17的電容c經(jīng)歷一個從零電平開始、并且按指數(shù)規(guī)律增長、最終為一恒定電平的信號過程，同樣，步進電機驅(qū)動器12輸出的角位移脈沖經(jīng)歷了從極低頻率開始、按指數(shù)規(guī)律增長、最終達到穩(wěn)態(tài)的過程。

反之，當rc積分器17的輸入高電平被移開后，rc積分器17的電容上的電壓將按指數(shù)規(guī)律下降，直至為零，從而步進電機驅(qū)動器12輸出的角位移脈沖的頻率由穩(wěn)態(tài)按指數(shù)規(guī)律遞減直至為零，由此極為簡單可靠地實現(xiàn)了步進電機13的加減速斬波頻率的控制。

本實施例中，測量車400沿測斜管300運動的位置與第一傾角傳感器2、第二傾角傳感器3的數(shù)據(jù)必須遵循嚴格一一對應(yīng)的關(guān)系，由此，測量車400的運動速率必須是恒定的。通過使用由步進電機驅(qū)動器12控制的步進電機13驅(qū)動測量車400運動即可實現(xiàn)。步進電機13的轉(zhuǎn)速是由步進電機驅(qū)動器12輸出的角位移脈沖的頻率決定的，并且，步進電機13轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角可以精確細分，只要角位移脈沖的頻率穩(wěn)定則步進電機13單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)過角度是一定的。角位移脈沖的頻率是通過位于單片機10上的晶振101來控制的，假定步進電機13的細分率為32，角位移脈沖的頻率為5.0khz，則步進電機13的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周需要11540個角位移脈沖。

本實施例中測量車400的車輪401直徑為30mm，車輪401運轉(zhuǎn)一周的距離為lzc，測量車400運動速率設(shè)計為0.3m/s，因此步進電機13的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為3.238r/s，則步進電機13的轉(zhuǎn)子應(yīng)加入一個頻率為31.30khz的角位移脈沖。

本實施例中晶振101的振蕩頻率取40mhz，該晶振101的振蕩輸出作為單片機10的時鐘，步進電機13所需的角位移脈沖的頻率為31.30khz，通過單片機10內(nèi)置的定時計數(shù)器獲得。

本實施例中單片機10為stc12c5628ad單片機。

假定步進電機13啟動前，rc積分器17上的電容c的壓降uc為零，步進電機13啟動后，單片機10向rc積分器17的電容c發(fā)出一個階躍信號ujy，rc積分器17上的電容c的壓降uc開始以指數(shù)方式遞增，大約經(jīng)過5-6個τ周期后，rc積分器17上的電容c壓降變化為ujy，步進電機驅(qū)動器12進入穩(wěn)態(tài)。其中τ＝1/rc，壓控振蕩器11可實現(xiàn)從極低到10mhz頻率斬波脈沖的輸出，斬波脈沖的頻率受壓控振蕩器11壓控端控制，且線性良好。在壓控振蕩器11壓控端加入一個正向線性掃描電壓時，壓控振蕩器11輸出端輸出的斬波脈沖的頻率將發(fā)生由低到高的重復(fù)過程，同理，將rc積分器17上的電容的壓降uc的從零起始、按指數(shù)規(guī)律遞增直至達到穩(wěn)態(tài)的電壓uc，加到壓控振蕩器11壓控端時，壓控振蕩器11的輸出端輸出的斬波脈沖的頻率將經(jīng)歷一個由零開始，按指數(shù)規(guī)律增長并最終達到穩(wěn)定頻率的過程。調(diào)整rc積分器17的τ周期，可改變壓控振蕩器11輸出的斬波脈沖的頻率由零到達穩(wěn)態(tài)所需的時間，從而可輕易地滿足步進電機13對角位移脈沖的功能要求。因此,rc積分器17的電阻r為可變電阻。

單片機10向rc積分器17上的電容c發(fā)出一個5v的階躍信號ujy，由于rc積分器17的電容c來不及充電，在rc積分器17和壓控振蕩器11的壓控端之間串接一個反相器16，倒相后饋入壓控振蕩器11的壓控端。同時壓控振蕩器11的關(guān)閉控制引腳，即dis引腳連接接地的電容c19，壓控振蕩器11的外接振蕩頻率定時電阻引腳，即rt引腳連接接地的電阻r10。

壓控振蕩器11的振蕩頻率為f0：

式中：vcc為壓控振蕩器11的供電電壓，為5v。

vco為反相器16的輸出信號的幅值，范圍為0～5v。

壓控振蕩器11的輸出的斬波脈沖由電阻r10、電容c19及反相器16的輸出信號的幅值vco決定，壓控振蕩器11的輸出的斬波脈沖的頻率由零遞增到40khz時，因為隨著rc積分器17的電容c的不斷被充電，壓控振蕩器11的壓控端的電壓按衰減指數(shù)規(guī)律下降，從而導(dǎo)致壓控振蕩器11的輸出的斬波脈沖的頻率按指數(shù)規(guī)律遞增，直到壓控振蕩器11的壓控端的電壓為零，壓控振蕩器11的輸出的斬波脈沖的頻率達到穩(wěn)態(tài)。壓控振蕩器11的輸出端連接步進電機驅(qū)動器12的時鐘端，本實施例中步進電機驅(qū)動器12為thb6128型步進電機驅(qū)動芯片。步進電機驅(qū)動器12的輸出a1輸出端和a2輸出端，連接并用于驅(qū)動步進電機13的a繞組，步進電機驅(qū)動器12的輸出b1輸出端和b2輸出端，連接并用于驅(qū)動步進電機13的b繞組。同時步進電機驅(qū)動器12連接電池組。

同時，所述電池組連接將電壓從16v將為5.5v的高頻直流/直流變換器，本實施例中，第一高頻直流/直流變換器為lm22674高頻直流/直流變換器，為保證第一基準源電路1a生成的是低噪聲、低漂移的穩(wěn)定直流5伏電源，該高頻直流/直流變換器的輸出端與第一基準源電路1a增加了線性低壓差穩(wěn)壓器，本實施例中，線性低壓差穩(wěn)壓器為tps735線性低壓差穩(wěn)壓器。直流/直流降壓器lm117-3.3直流/直流降壓器，用以將5.5伏輸入電壓變化為3.3伏輸出，供zigbee發(fā)射裝置6使用。

本實施例中，通過單線集成溫度傳感電路連接單片機10，監(jiān)視被測環(huán)境的溫度，單線集成溫度傳感電路優(yōu)選ds1820單線集成溫度傳感電路。

本發(fā)明的一種用于隧道沉降監(jiān)測系統(tǒng)的測量車驅(qū)動方法，包括下列步驟：

s1：步進電機啟動；

s2：通過單片機10向rc積分器17輸出一個階躍信號ujy，rc積分器17的壓降uc從零開始單調(diào)遞增至階躍信號ujy的幅值。rc積分器17輸出的電壓信號經(jīng)過反相器16的反相后，輸入壓控振蕩器11的壓控端。

壓控振蕩器11所接收的電壓信號的幅值以指數(shù)衰減的方式單調(diào)下降至恒定值，使壓控振蕩器11的輸出端同步輸出一個頻率同步以指數(shù)方式單調(diào)遞增至恒定值的斬波脈沖。

壓控振蕩器11輸出的斬波脈沖的頻率f0的公式為：

其中vcc為壓控振蕩器11的供電電壓，vco為壓控振蕩器11壓控端所接收的電壓信號的幅值，且0≤vco≤vcc；r10為壓控振蕩器11的dis引腳所接的接地電阻的電阻值，c19為壓控振蕩器11的rt引腳所接的接地電容的電容值。

s3：通過壓控振蕩器11輸出的斬波脈沖使步進電機驅(qū)動器12同步輸出一個頻率隨所述斬波脈沖頻率的單調(diào)遞增而同步單調(diào)遞增至恒定值的角位移信號，從而使步進電機13的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達到恒定值，并通過步進電機13驅(qū)動所測量車400的車輪401的恒速轉(zhuǎn)動。

本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。