一種監(jiān)測邊坡內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表面；所述測斜管連接頭上下兩端均設有光纖保護固定座；所述測斜管內表面設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，具有溫度補償功能，消除了溫度變化對測量結果的影響，同時提高了測量靈敏度。
【專利說明】一種監(jiān)測邊坡內部變形的光纖光柵分布式位移傳感器
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種監(jiān)測邊坡內部變形的光纖光柵分布式位移傳感器。
【背景技術】
[0002]我國幅員遼闊，氣候環(huán)境多變、地質構造復雜、新構造運動極為強烈，滑坡、崩塌、泥石流等地質災害頻繁發(fā)生，對鐵路、公路等交通安全、人民生命及國家財產(chǎn)造成了嚴重危害和巨大損失。地質災害多表現(xiàn)為突發(fā)性和災難性，特別是高陡邊坡的滑坡和崩塌，更是難以預測。因此，迫切需要對危險邊坡進行長期安全監(jiān)測，對邊坡穩(wěn)定性進行實時監(jiān)控與預警，以減少事故的發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)的機械式或電測式的鉆孔測斜儀、多點位移計被廣泛應用于邊坡內部變形的測量和監(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，具有無源無電、不受電磁干擾、耐久性好、信號傳輸距離遠、可復用實現(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，對邊坡內部變形進行多點分布式的遠程在線監(jiān)測，并可以與各種管理系統(tǒng)及應急監(jiān)視處理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
[0004]文獻“高陡邊坡深部變形的光纖傳感監(jiān)測試驗研究”(參看文獻《三峽大學學報》，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?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)生相應變形，光纖會產(chǎn)生微彎，通過光時域反射技術對光纖的測量信號進行檢測分析，進而對邊坡深部變形進行判斷和定位。這是一種靠光強信號檢測的方法，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，不適合應用于邊坡內部位移測量。文獻“基于光纖光柵傳感技術的邊坡原位測斜及穩(wěn)定性評估方法”(《巖石力學與工程學報》，2010年10月，29卷第8期)提出用光纖光柵傳感技術測量邊坡內部位移的方法，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，根據(jù)光纖光柵的波長變化可得到測斜管上相應各點的應變大小，通過彎曲理論和差分算法計算測斜管的彎曲變形情況，從而得到邊坡內部各點的位移，該方法測量精度高，但是該方法沒有考慮運輸、搬運和安裝施工過程中的實際問題，操作困難，光纖容易折斷。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是提供一種監(jiān)測邊坡內部變形的光纖光柵分布式位移傳感器，以克服現(xiàn)有技術存在的上述不足。
[0006]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn):[0007]—種監(jiān)測邊坡內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表面；所述測斜管連接頭上下兩端均設有光纖保護固定座；所述測斜管內表面設有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖。
[0008]進一步的，所述測斜管連接頭位于測斜管的內部。
[0009]進一步的，所述測斜管連接頭內部有兩個光纖光柵，兩個光纖光柵沿圓周方向互成180。布置。
[0010]進一步的，所述測斜管連接頭與測斜管之間以及光纖保護固定座與測斜管連接頭之間分別通過螺絲固定。
[0011]進一步的，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，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，具有溫度補償功能，消除了溫度變化對測量結果的影響，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一步詳細說明。
[0016]圖1是本實用新型實施例所述的測斜管連接頭的結構示意圖；
[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)測邊坡內部變形的光纖光柵分布式位移傳感器的結構不意圖；
[0019]圖4是本實用新型實施例所述的監(jiān)測邊坡內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的內表面；所述測斜管連接頭I上下兩端均設有光纖保護固定座3 ;所述測斜管4內表面設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的內部；所述測斜管連接頭I內部有兩個光纖光柵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內部粘貼的光纖光柵2的尾纖穿過光纖保護固定座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埋入到巖土內部，用于測量巖土內部變形情況。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和光纖保護固定座3組成。在“曲率測量單元”結構中，兩個光纖光柵2分別通過膠黏劑粘貼在測斜管連接頭I的內表面，沿圓周方向互成180度角；光纖保護固定座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用保護套管保護，保護套管固定于光纖保護固定座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部。此時，測斜管埋入邊坡必須保證測斜管連接頭I內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內部(參見圖3和圖4)，有利于對傳輸光纖5的保護。當邊坡發(fā)生移動式，邊坡內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內部的光纖光柵2會受到拉伸或壓縮，導致光纖光柵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，從而得到邊坡內部相應各點的位移信息，實現(xiàn)對邊坡內部變形的監(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構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種監(jiān)測邊坡內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)的內表面；所述測斜管連接頭(I)上、下兩端均設有光纖保護固定座(3);所述測斜管(4)內表面設有兩個沿圓周方向互成180°布置的傳輸光纖(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的監(jiān)測邊坡內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)的內部。
3.根據(jù)權利要求2所述的監(jiān)測邊坡內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)權利要求3所述的監(jiān)測邊坡內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)權利要求4所述的監(jiān)測邊坡內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