[發(fā)明專利]土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式光纖感測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510039765.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104655036B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張丹;施斌;魏廣慶;李博;劉春;許強(qiáng);崔何亮;王宏憲;鄭光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);蘇州南智傳感科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 劉輝

1.土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式感測(cè)系統(tǒng)，其特征是包括光纖光柵傳感光纜、光源輸入及光纖光柵解調(diào)儀、無(wú)線傳輸裝置、土工離心模型、離心機(jī)、通訊光纜以及計(jì)算機(jī)終端，光纖光柵傳感光纜在離心模型的填筑過(guò)程中，按試驗(yàn)設(shè)計(jì)直接埋設(shè)于模型體內(nèi)的相應(yīng)位置埋設(shè)于土工離心模型體內(nèi)部，并與固定在離心機(jī)轉(zhuǎn)臂內(nèi)的通訊光纜連接；通訊光纜與固定在離心機(jī)上儀器倉(cāng)中的光纖光柵解調(diào)儀連接；當(dāng)離心機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，光纖光柵傳感光纜與土工離心模型協(xié)調(diào)變形，使傳感光纜上的光纖光柵傳感點(diǎn)的中心波長(zhǎng)受到調(diào)制；將光纖光柵傳感光纜的光波長(zhǎng)信號(hào)通過(guò)通訊光纜傳輸至解調(diào)儀，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的解調(diào)技術(shù)轉(zhuǎn)換為光纖光柵傳感光纜的軸向應(yīng)變；通過(guò)與光纖光柵解調(diào)儀相連的無(wú)線傳輸裝置輸出信號(hào)；無(wú)線傳輸至計(jì)算機(jī)終端，計(jì)算得到相應(yīng)位置的變形，實(shí)現(xiàn)在離心模型試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)模型內(nèi)部變形的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)分布式感測(cè)；模型的體內(nèi)變形采用了高精度的、經(jīng)過(guò)封裝的光纖光柵傳感光纜進(jìn)行感測(cè)；在同一根光纖光柵傳感光纜上可以刻寫了一定數(shù)量、具有不同中心波長(zhǎng)的光纖光柵傳感點(diǎn)FBG，形成光纖光柵串，利用光纖光柵具有波分復(fù)用的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)同一根光纜上的多個(gè)傳感器進(jìn)行同步測(cè)量；無(wú)線傳輸是將解調(diào)的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Wi-Fi信號(hào)傳輸；

土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式感測(cè)系統(tǒng)中，光纖光柵解調(diào)儀和無(wú)線傳輸裝置位于離心機(jī)內(nèi)上儀器倉(cāng)，應(yīng)置于轉(zhuǎn)軸中心位置或盡可能靠近離心機(jī)的轉(zhuǎn)軸中心固定，光纖光柵解調(diào)儀與無(wú)線傳輸裝置通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，能同步地將采集的波長(zhǎng)數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送至計(jì)算機(jī)終端，便于實(shí)時(shí)地對(duì)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行記錄和顯示；

所述光纖光柵傳感光纜在離心模型中的埋設(shè)方式有兩種：一類是水平方向埋設(shè)，當(dāng)模型已經(jīng)填筑了一定高度時(shí)，如果需要對(duì)該高度水平方向的變形進(jìn)行測(cè)量，在繼續(xù)填筑土體之前將傳感光纜水平放置在土體表面，然后填筑下一層土體 ；另一類是沿豎向埋設(shè)，采用一根鉛直的鐵絲，豎立在設(shè)計(jì)的位置上，傳感光纜下端采用填筑土體固定，然后沿鐵絲向上布設(shè)，同時(shí)填筑土體，填筑一定高度后，向上提拔鐵絲，但提拔的高度不應(yīng)超過(guò)填筑的高度，傳感光纜與鐵絲平行，繼續(xù)填筑土體，然后再繼續(xù)上提鐵絲，依次進(jìn)行，直至模型填筑完畢；

所述光纖光柵傳感光纜是裸纖上刻寫光柵，通過(guò)重新涂覆、增加緊包護(hù)套層，封裝為光纖光柵傳感光纜，使之滿足離心模型體內(nèi)變形感測(cè)對(duì)傳感器靈敏度和機(jī)械強(qiáng)度的要求。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，通訊光纜為鎧裝多芯單模通訊光纜，兩端分別熔接跳線，一端通過(guò)法蘭與光纖光柵傳感光纜連接，另一端與光纖光柵解調(diào)儀連接；通訊光纜與離心機(jī)轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)臂應(yīng)有效固定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，傳感光纜與跳線熔接后與通訊光纜通過(guò)法蘭連接，土工離心模型外部的傳感光纜及跳線與離心機(jī)吊籃、模型箱有效固定，或者通過(guò)連接在模型箱上的安裝桿固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工離心模型體內(nèi)變形準(zhǔn)分布式感測(cè)系統(tǒng)，其特征在于如光纖光柵解調(diào)儀，若具有多個(gè)通道，每個(gè)通道均可通過(guò)通訊光纜連接一根光纖光柵傳感光纜。