針對礦井生產(chǎn)期間立井井筒破壞引發(fā)的重大安全問題，本論文從現(xiàn)代安全科學的理論和實踐出發(fā)，對目前井筒安全監(jiān)測的現(xiàn)狀及存在的主要問題進行分析。為了監(jiān)測立井井筒徑向位移，預(yù)防立井井筒破壞事故的發(fā)生，本文結(jié)合光學技術(shù)、信號處理技術(shù)，研究和設(shè)計了一種基于CCD垂線坐標儀的非接觸測量方式。 本系統(tǒng)光源采用高強度半導體激光器，經(jīng)特殊的光學結(jié)構(gòu)形成均勻的平行光。同時采用高分辨率線陣CCD傳感器及細分技術(shù)，結(jié)合數(shù)字信號處理技術(shù)，實現(xiàn)了穩(wěn)定的微米級位移測量。采用通用數(shù)字電路驅(qū)動方法，這種驅(qū)動電路可以產(chǎn)生出高頻的驅(qū)動脈沖，各個脈沖之間同步性好，同時具有很高的穩(wěn)定性，提高了電路的可靠性。利用二階低通濾波電路、反向放大電路設(shè)計了視頻信號預(yù)處理電路，同時利用P89LPC932單片機內(nèi)部電壓比較器對視頻信號進行二值化處理，實現(xiàn)了對原始信號的濾波和視頻放大等調(diào)理。采用P89LPC932捕獲／比較單元（CCU）對視頻脈沖信號進行捕捉，實現(xiàn)了對視頻信號的采樣，同時運用計算機編程對數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)位移的測量。根據(jù)M-BUS總線標準研制了M-BUS總線從機接口電路，達到了可靠通信的目的。 對CCD驅(qū)動及視頻處理電路進行了實驗，結(jié)果表明驅(qū)動電路能很好地與CCD配合，充分發(fā)揮CCD光電轉(zhuǎn)換的特性，輸出穩(wěn)定可靠的電信號。視頻預(yù)處理電路對影響CCD“像質(zhì)”的主要噪聲均有明顯的抑制效果，提高了信噪比，為進一步的信號處理提供了高質(zhì)量的信號。對數(shù)據(jù)處理部分進行了編程調(diào)試，并進行了系統(tǒng)的誤差分析。