[發明專利]一種光纖光柵水土界面傳感探頭的標定裝置及其標定方法

有效

• 申請號: 201310216041.X
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103308124A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 方海東;丁勇;王仙美;翟劍峰
• 申請（專利權）人: 江蘇省交通規劃設計院股份有限公司
• 主分類號: G01F25/00
• 分類號: G01F25/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;郭曉敏

技術領域

本發明涉及一種水利工程監測裝置，尤其是涉及一種光纖光柵水土界面傳感探頭的標定裝置及其標定方法。?

背景技術

傳感探頭的標定，就是利用一種標準裝置，產生已知的非電量（如標準力、位移等）作為輸入量輸入至待標定的傳感探頭中，得到傳感器的輸出量，然后將傳感器的輸入量與輸出量建立關系。工程測試中傳感探頭的標定，應在與其使用條件相似的環境下進行，以獲得較高的精度。?

本發明所述的光纖光柵水土界面傳感探頭，其工作原理是測量水下某深度位置的側向土壓力，進而判斷該深度位置是在水體或土體中。若能測量得到土體中若干個不同深度位置的側向土壓力，就可以擬合計算出側向土壓力為零的深度位置，即為泥面深度。?

而目前基于光纖光柵沖淤相關的傳感探頭，是通過相同位置貼電阻應變片，在相同荷載作用下，記錄傳感探頭光纖光柵中心波長值和電阻應變片的測量值，做出傳感探頭光纖光柵中心波長與應變之間的關系。這樣的標定方法，容易受到電阻應變片自身的誤差影響，且只能做出傳感探頭光纖光柵中心波長與應變之間的理論關系，不能模擬實際沖淤環境下傳感探頭。?

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種標定裝置及標定方法，以能夠準確、簡便地標定具體工作環境下的光纖光柵水土界面傳感探頭。?

為達到上述目的，本發明是通過以下的技術方案來實現的：?

一種光纖光柵水土界面傳感探頭的標定裝置，其特征在于，包括水壓力標定裝置和水土壓力標定裝置，其中，

所述的水壓力標定裝置包括第一透明水箱、第一標尺、第一傳感探頭和支座，所述的第一透明水箱具有U形結構，其底部中間設置有第一孔洞，所述的第一標尺豎直設置在第一透明水箱的一側內壁上，而所述的第一傳感探頭則嵌入所述的第一透明水箱底部的第一孔洞內，所述的支座架設在第一透明水箱底部外端的兩側；

而所述的水土壓力標定裝置則包括第二透明水箱、第二標尺、第二傳感探頭和隔板，所述的第二透明水箱具有U形結構，第二標尺豎直設置在第二透明水箱的一側內壁上，而所述的隔板則豎直設置在第二透明水箱的內部，使得第二水箱內部形成大倉和小倉，所述的大倉的容積大于小倉的容積，而隔板上還設置有第二孔洞，所述的第二傳感探頭嵌入在第二孔洞內。

進一步，所述的隔板的高度小于第二透明水箱的高度。?

一種光纖光柵水土界面傳感探頭的標定方法，其特征在于，包括傳感探頭壓力標定試驗、抗靜水壓力干擾標定試驗、沖刷環境傳感探頭埋深測量標定試驗和淤積環境傳感探頭埋深測量標定試驗，且所述的沖刷環境傳感探頭埋深測量標定試驗包括標準砂沖刷環境傳感探頭埋深測量標定試驗和低滲透性土沖刷環境傳感探頭埋深測量標定試驗，而所述的淤積環境傳感探頭埋深測量標定試驗則包括標準砂淤積環境傳感探頭埋深測量標定試驗和低滲透性土淤積環境傳感探頭埋深測量標定試驗。?

其中，所述的傳感探頭壓力標定試驗包括以下步驟：?

（a-1）安裝水壓力標定裝置；

（a-2）逐級向第一透明水箱中注水；

（a-3）記錄水位高度和第一傳感探頭光纖光柵中心波長值，以水位高度為X軸，以第一傳感探頭光纖光柵中心波長為Y軸，所述的水位高度即為水壓力；

（a-4）擬合標定出該第一傳感探頭對水壓力的敏感系數，并檢驗相似度。

所述的抗靜水壓力干擾標定試驗包括以下步驟：?

（b-1）安裝水土壓力標定裝置；

（b-2）在大倉內填埋標準砂，填埋高度超過第二傳感探頭的高度20cm；

（b-3）分別向大倉和小倉內緩慢注水，注水過程中保持大倉和小倉水位相同；

（b-4）待水位超過隔板的高度、大倉和小倉水體保持連通后，逐級向第二透明水箱內注水，并記錄水位高度和第二傳感探頭的光纖光柵中心波長，注水至滿溢后，再逐級降水，反復循環該過程；

（b-5）以水位高度為X軸，以第二傳感探頭的光纖光柵中心波長為Y軸，繪制一條曲線，再以第二傳感探頭的光纖光柵中心波長的平均值繪制一條水平直線作為參考線，所述的曲線和參考線重合度越高，為抗干擾性越好。

所述的標準砂沖刷環境傳感探頭埋深測量標定試驗包括以下步驟：?

（c1-1）安裝水土壓力標定裝置；

（c1-2）將標準砂與水混合，攪拌均勻后倒入第二透明水箱的大倉中；

（c1-3）分別向大倉和小倉內緩緩注水，并保持注水過程中大倉和小倉水位一致，直至滿溢；