本發明專利技術涉及一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置。本發明專利技術的目的是提供一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，以簡化整體結構、降低施工難度和成本，準確判斷實際變形發生位置。本發明專利技術的技術方案是：布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于：它包括通過灌漿固結于鉆孔內的布里淵光傳感式連續多點位移計、通過傳輸光纜與該位移計連接的布里淵解調儀，以及通過信號線與該解調儀連接的數據分析計算機。本發明專利技術適用于水利水電及地質工程安全監測領域。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于布里淵分布式光纖傳感技術的巖土體深部位移的檢測裝置，特別是一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，主要適用于水利水電及地質工程安全監測領域。
技術介紹
在邊坡、地下洞室開挖和大型基礎工程施工過程中，對巖土體深部位移的監測，一般采用基巖位移計、多點位移計等傳感器，傳感單元安裝于孔口位置，連接不同長度的傳遞桿，測量不同深度錨固端相對孔口的位移量，并通過假定的深部不動點，換算各測點及孔口的變形。采用的傳感器按傳感方式分，常見的有差動電阻式、鋼弦式、光柵式等。目前的測試儀器和方法，在使用中存在四個方面的問題一是受傳感器數量的限制，通常最多只能測量4飛個點位置的位移，不足以判斷實際變形發生的準確位置；二是需要數米甚至數十米長的傳遞桿來將深部的軸向變形量傳至孔口，傳遞桿自身的熱脹冷縮、扭曲、壓桿穩定等問題，都可能導致測值失真；三是相對位移到絕對位移的換算中，需以最深部點的測值為基準，一旦該測點失效，則其它測點均無法進行計算；四是安裝的測點較多時，傳感桿也越多，則要求的鉆孔孔徑也越大，施工難度、成本均增大。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，以簡化整體結構、降低施工難度和成本，準確判斷實際變形發生位置。本專利技術所采用的技術方案是布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于它包括通過灌漿固結于鉆孔內的布里淵光傳感式連續多點位移計、通過傳輸光纜與該位移計連接的布里淵解調儀，以及通過信號線與該解調儀連接的數據分析計算機。所述位移計與布里淵解調儀之間設有用于切換測量線路的光開關，該光開關通過信號線與數據分析計算機連接。所述位移計包括PVC管架、布置于該管架上的應變傳感光纖和溫度傳感光纖、分別位于該管架兩端的回路盒和連接盒，所述應變傳感光纖一端通過位于回路盒內的光纖熔接盤線與溫度傳感光纖一端連接，另一端通過位于連接盒內的光纖熔接盤線與溫度傳感光纖另一端連接，形成一閉合回路，位于連接盒內的光纖熔接盤線連接有一根伸至外部的傳輸光纜。所述應變傳感光纖包括相互間隔布置的一組纖芯和一組凱夫拉纖維，以及布置于纖芯和凱夫拉纖維外的護套，該護套外同軸布置一組間隔均勻的環肋。所述護套的橫截面為四個半徑均為1_的半圓依次首尾相接形成的花瓣狀。所述纖芯為G. 625B型單模光纖，共四根，分別位于四個半圓的圓心處；所述環肋橫截面形狀與護套相同，且其寬度和高度均為0. 5mm。所述PVC管架包括中空管，以及每隔Im同軸布置于該中空管外的外套環，所述中空管和外套環之間設置支撐板。所述中空管外徑為20mm ;外套環外徑為50mm、寬0. 2m。所述連接盒外設有鋼制保護罩。所述溫度傳感光纖采用普通的鎧裝松套通信光纜，纖芯數量為2 4芯；傳輸光纜采用8 16芯通信光纜；布里淵解調儀采用BOTDR或BOTDA類型的儀器。本專利技術的有益效果是本專利技術采用基于布里淵分布式光纖傳感的連續多點位移計，以光時域或頻域分析為基礎，通過對光纖中的背向散射光進行解調，從而獲取光纖沿線連續的溫度和應變分布信息，對測孔中光纖沿線各位置的軸向應變量進行監測，測點間距最小至5 10cm，通過積分計算，可以得到各區段的相對變形量，并以深部不動點為基礎計算絕對位移量，較之現有技術，不僅能夠更加真實準確的判斷出實際變形發生的位置，而且施工難度更小、成本更低；此外，本專利技術結構簡單，技術先進、新穎，鉆孔孔徑小，安裝簡便，測值信息量大、可信度高，性能優于現有的傳感器。應變傳感光纖采用四圓弧的斷面結構，并配有凱夫拉纖維，增強了光纖防扭、抗折的能力，確保敷設施工和灌漿過程中不易受損壞。應變傳感光纖纖芯緊包，外層設置了環肋，能增強光纖和外部砂漿柱體的接合面積，提高摩阻力，促進光纖與被測體同步變形。采用這種應變傳感光纖和專門設計的PVC管架制作的布里淵光傳感式連續多點位移計，是一種全分布式的原位變形測量裝置，相比傳統的多點位移計在測點數量、準確性、可靠性方面都有較大的優勢，中空管可做灌漿管或排氣管，將傳感器的安裝和灌漿裝置合為一體，施工也較簡便。附圖說明圖1是本專利技術的結構圖。圖2是本專利技術中布里淵光傳感連續多點位移計的結構圖。圖3是圖2的A-A向剖面圖。圖4是圖2的B-B向剖面圖。圖5是圖2的C-C向剖面圖。圖6是圖2的D-D向剖面圖。圖7是圖2的E-E向剖面圖。圖8是本專利技術中應變傳感光纖的結構圖。圖9是圖8的A-A向剖面圖。圖10是圖8的B-B向剖面圖。圖11是本專利技術應變和位移分布監測成果圖。具體實施例方式如圖1所示，本實施例包括布里淵光傳感式連續多點位移計21、通過傳輸光纜與該位移計依次連接的光開關22和布里淵解調儀23，以及通過信號線與該解調儀連接的數據分析計算機24 ;其中布里淵光傳感式連續多點位移計21安裝于鉆孔內，并通過灌漿進行封閉固結；光開關22用于切換測量線路；數據分析計算機24通過信號線與光開關22連接。其工作原理是布里淵光傳感式連續多點位移計21檢測到的光信號通過傳輸光纜經由光開關22引至布里淵解調儀23，測量結果實時上傳至數據分析計算機24進行分析計算，同時數據分析計算機24可根據實際情況下達相關控制指令給布里淵解調儀23和光開關22。根據工程實際情況，布里淵解調儀23可采用BOTDR或BOTDA類型儀器。如圖2-圖7所示，所述布里淵光傳感式連續多點位移計包括PVC管架11、布置于該管架上的應變傳感光纖12和溫度傳感光纖13、分別位于該管架兩端的回路盒14和連接盒15,以及一根傳輸光纜19 ;所述應變傳感光纖12結構如下所述；溫度傳感光纖13米用普通的鎧裝松套通信光纜，纖芯數量為2 4芯；回路盒14外徑38_、高0. 3m，用于收納光纖熔接盤線18 ;連接盒15外徑250mm、高0. 2cm，用于保護傳感光纖和傳輸光纜19的連接部位，同時收納光纖熔接盤線18 ;傳輸光纜19采用8 16芯通信光纜。所述應變傳感光纖12 —端通過位于回路盒14內的光纖熔接盤線18與溫度傳感光纖13 —端連接，另一端通過位于連接盒15內的光纖熔接盤線18與溫度傳感光纖13另一端連接，形成一閉合回路；位于連接盒15內的光纖熔接盤線18與傳輸光纜19連接，以便將檢測到的信息傳輸至外部進行分析計算。實際應用中，設有回路盒14的一端位于孔底，設有連接盒15的一端位于孔口處。所述PVC管架11包括中空管11-1，以及每隔Im同軸布置于該中空管外的外套環11-2，所述中空管11-1和外套環11-2之間設置支撐板11-3。所述中空管11-1外徑20mm，由孔口延伸至距離孔底約0. 8m處，分段進行安裝；外套環11-2外徑50mm、寬0. 2m。所述連接盒15外設有鋼制保護罩16，保護并引出傳輸光纜19。如圖8_圖10所不，本實施例應變傳感光纖包括四根纖芯1(G. 625B型單模光纖)、四根凱夫拉纖維3(美國杜邦公司于上世紀60年代中期研制出的一種合成纖維，全稱為“聚對苯二甲酰對苯二胺纖維”)、布置于纖芯I和凱夫拉纖維3外的護套2，以及一組同軸布置于護套2表面、用于增大摩阻力的環肋4 ;本例中，護套2的橫截面為四個半徑均為Imm的半圓依次首尾相接形成的花瓣狀，相鄰兩半圓的圓心間距約為1. 4mm ;四根纖芯I分別位于四個半圓本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于：它包括通過灌漿固結于鉆孔內的布里淵光傳感式連續多點位移計（21）、通過傳輸光纜與該位移計連接的布里淵解調儀（23），以及通過信號線與該解調儀連接的數據分析計算機（24）。
【技術特征摘要】
1.一種布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于它包括通過灌漿固結于鉆孔內的布里淵光傳感式連續多點位移計(21)、通過傳輸光纜與該位移計連接的布里淵解調儀(23)，以及通過信號線與該解調儀連接的數據分析計算機(24)。2.根據權利要求1所述的布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于所述位移計(21)與布里淵解調儀(23)之間設有用于切換測量線路的光開關(22)，該光開關通過信號線與數據分析計算機(24)連接。3.根據權利要求1或2所述的布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于所述位移計(21)包括PVC管架(11)、布置于該管架上的應變傳感光纖(12)和溫度傳感光纖(13)、分別位于該管架兩端的回路盒(14)和連接盒(15)，所述應變傳感光纖(12)—端通過位于回路盒(14)內的光纖熔接盤線(18)與溫度傳感光纖(13) 一端連接，另一端通過位于連接盒(15)內的光纖熔接盤線(18)與溫度傳感光纖(13)另一端連接，形成一閉合回路，位于連接盒(15)內的光纖熔接盤線(18)連接有一根伸至外部的傳輸光纜(19)。4.根據權利要求3所述的布里淵光傳感式連續多點位移計測量裝置，其特征在于所述應變傳感光纖(12)包括相互間隔布置的一組纖芯(I)和一組凱夫拉纖維(3)，以及布置于纖芯(I)和凱夫拉纖維(3)外的護套(2)，該護套外...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔何亮，王玉潔，朱錦杰，
申請(專利權)人：中國水電顧問集團華東勘測設計研究院，
類型：發明
國別省市：
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