[發(fā)明專(zhuān)利]平行螺旋傳輸線結(jié)構(gòu)的巖土體變形分布式傳感測(cè)量電纜

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110361043.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102522148A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童仁園;李青;李明;李雄;施閣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): H01B7/06
• 分類(lèi)號(hào): H01B7/06;G01B7/16
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖土體變形分布式傳感測(cè)量電纜，尤其是涉及一種平行螺旋傳輸線結(jié)構(gòu)的巖土體變形分布式傳感測(cè)量電纜。

背景技術(shù)

我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國(guó)家，頻繁的地質(zhì)災(zāi)害給人們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失和威脅。為了減少地質(zhì)災(zāi)害造成的損失，各種災(zāi)害防治監(jiān)測(cè)手段和技術(shù)被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域并且取得了顯著的避災(zāi)防災(zāi)效果。滑坡、地面沉降等地質(zhì)運(yùn)動(dòng)所引起的局部巖土體變形就是一種重要的、需要被監(jiān)測(cè)的災(zāi)害前兆現(xiàn)象。如果能夠在災(zāi)害發(fā)生前期準(zhǔn)確定位巖土體變形發(fā)生的位置和變形的大小，就能促進(jìn)避災(zāi)、防災(zāi)工作的有效開(kāi)展，減少災(zāi)害造成的損失。目前國(guó)內(nèi)外常用時(shí)域反射測(cè)量電纜主要是同軸電纜和平行直線。由于同軸電纜和平行直線伸長(zhǎng)量有限，容易拉斷，不適合對(duì)巖土體大變形的分布式測(cè)量，因此需要發(fā)明一種伸長(zhǎng)量比較大的巖土體變形傳感測(cè)量電纜。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服背景技術(shù)中電纜易拉斷，本發(fā)明的目的在于提供種一種平行螺旋傳輸線結(jié)構(gòu)的巖土體變形分布式傳感測(cè)量電纜，它是伸長(zhǎng)量比較大的巖土體變形傳感測(cè)量電纜。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

在圓截面硅橡膠條外密繞一層有兩根相互絕緣的電纜線，兩根電纜線形成螺旋線，兩根電纜線形成螺旋線外裹包有硅橡膠套管，兩根電纜線的一端接匹配阻抗Z_L，兩根電纜線的另一端接時(shí)域反射測(cè)量?jī)x。

所述的兩根相互絕緣的電纜線為單股、多股銅線或單股鋁線。

將這樣構(gòu)成的測(cè)量電纜沿被監(jiān)測(cè)巖土體埋設(shè)后，當(dāng)巖土體發(fā)生變形時(shí)測(cè)量電纜局部拉伸變長(zhǎng)。由于采用彈性的硅橡膠和螺旋線結(jié)構(gòu)，因此在拉伸的過(guò)程中，在比較大范圍內(nèi)平行螺旋線螺距增大而不會(huì)斷裂。由于螺距增大，平行螺旋線拉伸部分的特性阻抗發(fā)生變化。通過(guò)接于平行螺旋線其中一端的時(shí)域反射測(cè)量?jī)x觀測(cè)局部特性阻抗變化所引起的時(shí)域反射波形的局部變化來(lái)定位巖土體變形的位置和測(cè)量巖土體變形的大小。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了巖土體變形的分布式定位和測(cè)量，解決了當(dāng)前滑坡、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害前兆巖土體變形的測(cè)量時(shí)存在的“測(cè)處未變、變處未測(cè)”的困境，為極大限度地減少地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人類(lèi)的危害提供了無(wú)遺漏的測(cè)量工具和手段。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖2是兩根平行直導(dǎo)線結(jié)構(gòu)圖。

圖3是分布式傳感測(cè)量電纜局部拉伸前后結(jié)構(gòu)變化圖。

圖4是本發(fā)明的測(cè)量方法圖。

圖5是測(cè)量反射信號(hào)圖。

圖中：1、硅橡膠條；2、電纜線；3、硅橡膠套管；4、時(shí)域反射測(cè)量?jī)x；5、入射信號(hào)；6、反射信號(hào)；7、傳感測(cè)量電纜。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明是在圓截面硅橡膠條1外密繞一層有兩根相互絕緣的電纜線2，兩根電纜線形成螺旋線，兩根電纜線形成螺旋線外裹包有硅橡膠套管3，構(gòu)成傳感測(cè)量電纜7。兩根電纜線的一端接匹配阻抗Z_L，兩根電纜線的另一端接時(shí)域反射測(cè)量?jī)x4。

平行直導(dǎo)線的絕緣外皮連接在一起使導(dǎo)線間距離保持不變。初始時(shí)導(dǎo)線緊密地繞于圓截面硅膠條表面。上述結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于測(cè)量電纜有比較大的伸長(zhǎng)量。電纜拉伸時(shí)引起螺旋線螺距變大使電纜局部阻抗發(fā)生變化。

傳感測(cè)量電纜工作原理：

如圖3所示為傳感測(cè)量電纜拉伸前后結(jié)構(gòu)的變化。其中圖3（a）為拉伸前的傳感測(cè)量電纜；圖3（b）為局部拉伸后的傳感測(cè)量電纜。由圖3可知傳感測(cè)量電纜局部拉伸時(shí)螺旋線匝數(shù)不變，傳感測(cè)量電纜長(zhǎng)度變長(zhǎng)，因此被拉伸部分螺距增大，電纜的局部特性阻抗增大。

測(cè)量方法如圖4所示，其中：5為入射信號(hào)，6為反射信號(hào)。將平行螺旋傳輸線結(jié)構(gòu)的巖土體變形傳感測(cè)量電纜一端接入時(shí)域反射測(cè)量?jī)x4。根據(jù)傳輸線原理，當(dāng)時(shí)域反射測(cè)量?jī)x向電纜的一端輸入電階躍信號(hào)或脈沖信號(hào)時(shí)，輸入電壓U_t和反射電壓U_r有如下關(guān)系