一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，包括兩個測斜管、測斜管連接頭以及光纖光柵，所述測斜管連接頭的兩端分別連接兩個測斜管的一端，所述光纖光柵位于測斜管連接頭的內(nèi)表面；所述測斜管連接頭上下兩端均設(shè)有光纖保護(hù)固定座；所述測斜管內(nèi)表面設(shè)有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖。本實用新型的有益效果為：光纖光柵粘貼在長度較短的測斜管連接頭上，安裝方便，易于運(yùn)輸，光纖光柵不容易損壞；光纖光柵粘貼在測斜管連接頭的內(nèi)部，傳感器的成活率能夠得到保證；采用差動的方式來測量測斜管的曲率，具有溫度補(bǔ)償功能，消除了溫度變化對測量結(jié)果的影響，同時提高了測量靈敏度。
【專利說明】一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國幅員遼闊，氣候環(huán)境多變、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、新構(gòu)造運(yùn)動極為強(qiáng)烈，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，對鐵路、公路等交通安全、人民生命及國家財產(chǎn)造成了嚴(yán)重危害和巨大損失。地質(zhì)災(zāi)害多表現(xiàn)為突發(fā)性和災(zāi)難性，特別是高陡邊坡的滑坡和崩塌，更是難以預(yù)測。因此，迫切需要對危險邊坡進(jìn)行長期安全監(jiān)測，對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行實時監(jiān)控與預(yù)警，以減少事故的發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)的機(jī)械式或電測式的鉆孔測斜儀、多點位移計被廣泛應(yīng)用于邊坡內(nèi)部變形的測量和監(jiān)測中，但大多存在操作繁瑣、怕潮濕、壽命短、成本高、信號傳輸距離短、可靠性差，不適合邊坡的長期在線監(jiān)測，難以滿足現(xiàn)階段邊坡工程安全監(jiān)測的需要。光纖光柵傳感器米用光纖作為傳感和傳輸介質(zhì)，具有無源無電、不受電磁干擾、耐久性好、信號傳輸距離遠(yuǎn)、可復(fù)用實現(xiàn)多點分布式測量等一系列突出優(yōu)點，能夠很好地滿足邊坡長期安全監(jiān)測的要求，對邊坡內(nèi)部變形進(jìn)行多點分布式的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，并可以與各種管理系統(tǒng)及應(yīng)急監(jiān)視處理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
[0004]文獻(xiàn)“高陡邊坡深部變形的光纖傳感監(jiān)測試驗研究”(參看文獻(xiàn)《三峽大學(xué)學(xué)報》，2001年2月，23卷第I期)提出了一種基于光纖傳感的滑坡監(jiān)測方法，將光纖埋入測斜儀金屬導(dǎo)管和鉆孔孔壁之間的地下深處，通過灌漿使其凝成一個整體，當(dāng)?shù)叵律畈堪l(fā)生變形時，會擠壓埋有光纖的砂漿體使其產(chǎn)生相應(yīng)變形，光纖會產(chǎn)生微彎，通過光時域反射技術(shù)對光纖的測量信號進(jìn)行檢測分析，進(jìn)而對邊坡深部變形進(jìn)行判斷和定位。這是一種靠光強(qiáng)信號檢測的方法，易受光源波動影響，測量可靠性差。專利號為CN200920198289.7的中國專利“光纖布拉格光柵串式多點位移傳感器”，是將若干個通過連接件首尾串接的光柵位移傳感器軟連接起來，形成串式多點位移傳感器，該傳感器主要應(yīng)用于橋梁伸縮縫位移監(jiān)測、橋梁阻尼器伸縮位移監(jiān)測及道路路基沉降監(jiān)測等，不適合應(yīng)用于邊坡內(nèi)部位移測量。文獻(xiàn)“基于光纖光柵傳感技術(shù)的邊坡原位測斜及穩(wěn)定性評估方法”(《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》，2010年10月，29卷第8期)提出用光纖光柵傳感技術(shù)測量邊坡內(nèi)部位移的方法，將多個光纖光柵串接組成的光纖光柵串粘貼在測斜管上相隔180°的兩個外凹槽內(nèi)，根據(jù)光纖光柵的波長變化可得到測斜管上相應(yīng)各點的應(yīng)變大小，通過彎曲理論和差分算法計算測斜管的彎曲變形情況，從而得到邊坡內(nèi)部各點的位移，該方法測量精度高，但是該方法沒有考慮運(yùn)輸、搬運(yùn)和安裝施工過程中的實際問題，操作困難，光纖容易折斷。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的是提供一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):[0007]—種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，包括兩個測斜管、測斜管連接頭以及光纖光柵，所述測斜管連接頭的兩端分別連接兩個測斜管的一端，所述光纖光柵位于測斜管連接頭的內(nèi)表面；所述測斜管連接頭上下兩端均設(shè)有光纖保護(hù)固定座；所述測斜管內(nèi)表面設(shè)有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖。
[0008]進(jìn)一步的，所述測斜管連接頭位于測斜管的內(nèi)部。
[0009]進(jìn)一步的，所述測斜管連接頭內(nèi)部有兩個光纖光柵，兩個光纖光柵沿圓周方向互成180。布置。
[0010]進(jìn)一步的，所述測斜管連接頭與測斜管之間以及光纖保護(hù)固定座與測斜管連接頭之間分別通過螺絲固定。
[0011]進(jìn)一步的，所述光纖光柵通過膠黏劑與測斜管連接頭連接。
[0012]本實用新型的有益效果為:1、光纖光柵粘貼在長度較短的測斜管連接頭上，而不是粘貼在測斜管上，安裝方便，易于運(yùn)輸，光纖光柵不容易損壞；
[0013]2、光纖光柵粘貼在測斜管連接頭的內(nèi)部，在埋入巖土過程中，光纖光柵和連接光纜都得到了很好的保護(hù)，傳感器的成活率能夠得到保證；
[0014]3、采用差動的方式來測量測斜管的曲率，具有溫度補(bǔ)償功能，消除了溫度變化對測量結(jié)果的影響，同時提高了測量靈敏度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面根據(jù)附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]圖1是本實用新型實施例所述的測斜管連接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是圖1的俯視圖；
[0018]圖3是本實用新型實施例所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0019]圖4是本實用新型實施例所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器的剖視圖。
[0020]圖中:
[0021]1、測斜管連接頭；2、光纖光柵；3、光纖保護(hù)固定座；4、測斜管；5、傳輸光纖；6、螺絲。
【具體實施方式】
[0022]如圖1-4所示，本實用新型實施例所述的一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，包括兩個測斜管4、測斜管連接頭I以及光纖光柵2，所述測斜管連接頭I的兩端分別連接兩個測斜管4的一端，所述光纖光柵2位于測斜管連接頭I的內(nèi)表面；所述測斜管連接頭I上下兩端均設(shè)有光纖保護(hù)固定座3 ;所述測斜管4內(nèi)表面設(shè)有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖5 ;所述測斜管連接頭I位于測斜管4的內(nèi)部；所述測斜管連接頭I內(nèi)部有兩個光纖光柵2，兩個光纖光柵2沿圓周方向互成180°布置；所述測斜管連接頭I與測斜管4之間以及光纖保護(hù)固定座3與測斜管連接頭I之間均通過螺絲6固定；所述光纖光柵2通過膠黏劑與測斜管連接頭I連接。
[0023]具體使用時，使用測斜管連接頭I可將若干測斜管6連接起來，測斜管連接頭I內(nèi)部粘貼的光纖光柵2的尾纖穿過光纖保護(hù)固定座3及測斜管4依次串接成兩路，最后與外接光纜連接。連接成一定長度的測斜管4埋入到巖土內(nèi)部，用于測量巖土內(nèi)部變形情況。每個嵌入光纖光柵2的測斜管連接頭I可以稱為一個曲率測量單元?！扒蕼y量單元”(參見圖1)由測斜管連接頭1、光纖光柵2和光纖保護(hù)固定座3組成。在“曲率測量單元”結(jié)構(gòu)中，兩個光纖光柵2分別通過膠黏劑粘貼在測斜管連接頭I的內(nèi)表面，沿圓周方向互成180度角；光纖保護(hù)固定座3通過螺絲6固定于測斜管連接頭1，用于固定連接光纖外保護(hù)套管。
[0024]本實用新型具體實施方案分兩個步驟(參見圖3和圖4)，首先根據(jù)邊坡內(nèi)部測量距離和每根測斜管長度選擇合適數(shù)量的測斜管連接頭1，然后將這些測斜管連接頭I內(nèi)部的兩個光纖光柵2分別依次熔接成兩路，串接光纖長度根據(jù)測斜管長度選定。測斜管4之間的傳輸光纖5用保護(hù)套管保護(hù)，保護(hù)套管固定于光纖保護(hù)固定座3。第二步，將測斜管4穿過連接好的測斜管連接頭1，通過測斜管連接頭I將測斜管4連接成一定長度，測斜管連接頭I和測斜管4之間通過螺絲6固定，然后豎直方向埋入邊坡內(nèi)部。此時，測斜管埋入邊坡必須保證測斜管連接頭I內(nèi)部兩個相對光纖光柵2的連線方向與邊坡的上下方向一致。不過與傳統(tǒng)的測斜管連接方法所不同的是:這里使用的測斜管連接頭I插入到兩端測斜管4內(nèi)部(參見圖3和圖4)，有利于對傳輸光纖5的保護(hù)。當(dāng)邊坡發(fā)生移動式，邊坡內(nèi)部的變形會擠壓測斜管使其彎曲變形，粘貼在測斜管連接頭I內(nèi)部的光纖光柵2會受到拉伸或壓縮，導(dǎo)致光纖光柵2反射波長的變化，通過檢測各光纖光柵2波長變化可以得到測斜管4彎曲的曲率大小，根據(jù)彎曲理論和相應(yīng)的曲線擬合算法就可以獲得PVC測斜管的彎曲變形情況，從而得到邊坡內(nèi)部相應(yīng)各點的位移信息，實現(xiàn)對邊坡內(nèi)部變形的監(jiān)測。
[0025]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，包括兩個測斜管(4)、測斜管連接頭(I)以及光纖光柵(2)，其特征在于:所述測斜管連接頭(I)的兩端分別連接兩個測斜管(4)的一端，所述光纖光柵(2)位于測斜管連接頭(I)的內(nèi)表面；所述測斜管連接頭(I)上、下兩端均設(shè)有光纖保護(hù)固定座(3);所述測斜管(4)內(nèi)表面設(shè)有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，其特征在于:所述測斜管連接頭(I)位于測斜管(4)的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，其特征在于:所述測斜管連接頭(I)內(nèi)部有兩個光纖光柵(2)，兩個光纖光柵(2)沿圓周方向互成180。布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，其特征在于:所述測斜管連接頭(I)與測斜管(4)之間以及光纖保護(hù)固定座(3)與測斜管連接頭(I)之間分別通過螺絲(6)固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測邊坡內(nèi)部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，其特征在于:所述光纖光柵(2)通過膠黏劑與測斜管連接頭(I)連接。
【文檔編號】G01B11/16GK203642880SQ201320686490
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】王良明, 陸飛勇, 杜子超 申請人:寧波良和路橋科技有限公司