【摘 要】
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随着现代化步伐的加速，人们对于交通的需求不断扩大，大量的公路和铁路所形成的交通网络正在快速覆盖全国，一个复杂的隧道系统正在逐渐形成。在建设隧道初期，需要时刻监控周围岩体的安全情况，确保施工人员的生命安全。随着隧道使用年限的增加，由于人为或自然因素的影响，隧道就会出现不同程度的损害，一旦施加的外力超出了人为构建防护的承受范围时，就极有可能发生崩塌事故，造成人员和财产的损伤。本文针对隧道安全监测的工程应用需求，分析隧道位移运动的普遍规律，提供了一种基于二维位置敏感探测器（Position sensitive
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随着现代化步伐的加速，人们对于交通的需求不断扩大，大量的公路和铁路所形成的交通网络正在快速覆盖全国，一个复杂的隧道系统正在逐渐形成。在建设隧道初期，需要时刻监控周围岩体的安全情况，确保施工人员的生命安全。随着隧道使用年限的增加，由于人为或自然因素的影响，隧道就会出现不同程度的损害，一旦施加的外力超出了人为构建防护的承受范围时，就极有可能发生崩塌事故，造成人员和财产的损伤。本文针对隧道安全监测的工程应用需求，分析隧道位移运动的普遍规律，提供了一种基于二维位置敏感探测器（Position sensitive detector，PSD）的微变形监测方案，同时对该方案进行初步的实现予以验证。本文主要内容包含以下几个方面：（1）针对PSD的非线性问题，通过光斑位置标定值与测量值建立网状误差模型，根据双三次插值法推出PSD误差补偿函数，从而提高PSD的测量精度和适用范围。（2）针对环境恶劣，背景光复杂多变，测量距离较远等问题，同时兼顾能耗与成本，将扩频调制技术引入系统，提高系统的信噪比，增大测量距离、测量精度和抗干扰性。（3）针对数据观测实时性，硬件资源有效利用性和系统适用性，使用过采样的折叠匹配滤波器、自适应门限判决器和超前滞后延迟锁相环完成伪码的捕获与跟踪。（4）针对本文的设计方案，采用二维PSD提取光斑位置信息；采用FPGA和ARM的双核控制器作为该系统的核心算法实现和流程控制硬件平台；采用多通道16bit采集芯片AD7606完成数据采集功能；采用Qt编程软件完成形变监测数据的实时显示，并提供数据上传，历史数据查询等功能。（5）对设计中的重要模块进行了功能性测试。搭建实验平台，对系统进行整体测试，验证本方案的可行性和可用性。
实验结果表明，本文方案能够较为精确的监测物体的微小形变，有效的提高激光系统的抗干扰能力，扩大激光系统的使用范围。
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