[發明專利]用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統

在審

• 申請號: 201710994300.X
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107860326A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 杜博文;李峰;趙維剛;杜彥良
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B9/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所13120
• 代理人: 王麗巧

本發明提供了一種用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統，屬于邊坡監測技術領域，包括用于探測靜態應變和聲波的傳感單元及與所述傳感單元連接并解調動態聲波信號和靜態應變信號的解調單元；傳感單元包括感測管、設于感測管內且通過一根光纖串聯的若干個分布反饋光纖激光器陣列及設于感測管和所述植入孔之間的填充介質。本發明提供的用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統可實現多參量一體化感知，可實現動態聲波信號和靜態應變信號的同時解調，可實現多測孔同時監控，提高空間監測密度和覆蓋范圍，通過多參量、多測孔同時監測，能有效提高監測的準確性。

技術領域

本發明屬于邊坡監測技術領域，更具體地說，是涉及一種用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統。

背景技術

隨著我國艱險困難山區和特殊地區交通基礎設施建設的逐步深化，將會出現越來越多的路塹邊坡。由于山區交通基礎設施周邊地質環境復雜，滑坡、泥石流等地質災害時有發生，已經成為影響線路安全運營的主要隱患。在日常運行過程中，面對惡劣復雜的環境條件，如何監測邊坡變形破壞過程，進而及時預測預報由于暴風雨等極端環境引發的泥石流、山體滑移等突發自然災害，是當前交通安全運營面臨的難題。

目前，邊坡深部滑移監測應用較廣泛、較成熟的是基于電學傾角傳感器的鉆孔測斜技術。然而，該技術仍然存在幾個主要問題：一是，電學傳感器易受環境干擾，信號傳輸距離有限，深孔監測受到限制；二是，傳感器復用能力不足，無法滿足大規模復用監測，單孔有限的傳感器測點會限制監測精度；三是，目前高精度電學傾角傳感器價格昂貴，監測成本較高。而光纖傳感技術具有穩定可靠、復用能力強、體積小、成本低等特點，與鉆孔測斜技術相結合能在一定程度上解決上述技術難題，但是現有的測量裝置的監測量比較單一，測量準確性需要提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統，以解決現有基于光纖傳感的邊坡深部變形監測中存在的測量單一、準確性不高的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種用于邊坡深部變形監測的單纖多參量一體化感測系統，通過植入孔置入邊坡體內部，包括：包括用于探測靜態應變和聲波的傳感單元及與所述傳感單元連接并解調動態聲波信號和靜態應變信號的解調單元；

所述傳感單元包括感測管、設于所述感測管內壁且通過一根光纖串聯的若干個分布反饋光纖激光器陣列及設于所述感測管和所述植入孔之間的填充介質。

進一步地，所述填充介質為礫石或玻璃珠。

進一步地，所述感測管為彈性體構件，所述感測管的壁厚1mm-5mm。

進一步地，所述解調單元包括泵浦光源、第一波分復用器、光開關、傳輸光纜、隔離器、光纖放大器、第一耦合器、波長解調模塊、第二耦合器、非平衡干涉儀、第二波分復用器、光電探測模塊、數據采集和解調模塊及處理模塊；

所述泵浦光源為980nm半導體激光器光源，用于激發所述光纖激光器陣列產生1550nm激光；

所述泵浦光源、所述第一波分復用器及所述光開關依次串聯，所述光開關通過所述傳輸光纜與至少一個所述傳感單元連接，所述第一波分復用器與所述隔離器連接，所述隔離器、所述光纖放大器及所述第一耦合器依次串聯，所述第一耦合器分別與所述第二耦合器及所述波長解調模塊連接，所述波長解調模塊與所述處理模塊連接，所述第二耦合器分別與所述非平衡干涉儀及所述第二波分復用器連接，所述第二波分復用器、所述光電探測模塊及所述數據采集和解調模塊依次串聯，所述數據采集和解調模塊分別與所述處理模塊及所述非平衡干涉儀連接。