[實用新型]一種植入式沉降變形監測的分布式光纖傳感系統

有效

• 申請號: 201721192574.9
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN207197500U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 黃金國;閆志學;李星
• 申請（專利權）人: 北京為韻科技有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01B11/16
• 代理公司: 北京愛普納杰專利代理事務所(特殊普通合伙)11419
• 代理人: 王玉松

技術領域

本實用新型涉及光電子測量技術領域，具體涉及一種植入式沉降變形監測的分布式光纖傳感系統。

背景技術

路基是線路工程(鐵路、公路、機場跑道、水利大壩等基礎設施)的一個重要組成部分，尤其是高速鐵路對軌道的平順性提出了更高的要求，是承受軌道結構重量和列車荷載的基礎，它也是線路工程中最薄弱最不穩定的環節，路基幾何尺寸的不平順，自然會引起軌道的幾何不平順，因此需要基礎有較高的穩定性和較小的永久變形，以確保列車等高速、安全、平穩運行。由于軟土特殊的工程性質和各種運載車輛路基的特點，在一般情況下，多數路段地基的強度與穩定性的處理難度都不大，不成為控制因素；給工程帶來的主要難題是沉降變形及其各種處理措施條件下的固結問題，所以路基沉降變形問題是各種線路設計中所要考慮的主控因素。

路基沉降傳統的監測方法主要有：沉降板、單點沉降計、剖面沉降管、沉降監測樁等。這些監測方法的主要缺點是安裝復雜，干擾施工，影響施工質量，數據采集困難，尤其是均為點式測量，信息量太少，很難掌握整條路基沉降的變化。“陳光富，等.一種新型鐵路路基沉降監測技術探討[J].鐵道建筑2011:90-92.”中給出了一種分布式布里淵光纖傳感技術用于路基沉降的監測，但是該技術并未考慮光纜的拉伸緩沖功能，也未考慮光纜與路基有效結合問題。申請號“201210381892.5”的基于布里淵分布式光纖傳感的結構撓度沉降監測系統整體結構復雜，不利于施工。申請號“201510762770.4”的基于分布式光纖傳感的隧道植入式沉降監測裝置及監測方法中的光纜過于復雜，系統未考慮整體沉降和光纜受力拉斷情況。

實用新型內容

為了解決上述現有技術中存在的缺點，本實用新型提供了一種結構簡單、操作方便、測量精準、能夠保護受力光纜的植入式沉降變形監測的分布式光纖傳感系統，具體方案如下：

一種植入式沉降變形監測的分布式光纖傳感系統，所述系統包括依次連接的信息處理單元、信號解調單元、信號傳輸單元和光纖傳感器組件；所述信號傳輸單元用于收集所述光纖傳感器組件發出的信號并發送到所述信號解調單元上；所述信號解調單元用于將所述光纖傳感器組件發出的信號進行解調成為散射光信息；所述信息處理單元是將所述散射光信息經過分析，轉換成沉降變形值；所述光纖傳感器組件用于測量地基水平方向或豎直方向沉降變形的量；所述光纖傳感器組件包括若干水平布置于地下且首尾相連的抓地傳感光纜，位于所述抓地傳感光纜一端部的第一緩沖裝置，所述抓地傳感光纜為應力應變敏感的傳感光纜，用于感受地基沉降并將沉降量轉換成所述傳感光纜的應力應變。

進一步地，所述第一緩沖裝置包括中空的第一殼體，所述第一殼體內設有第一旋轉軸，所述第一旋轉軸上套設有可以繞所述第一旋轉軸旋轉的第一套筒，所述第一旋轉軸上還套設有第一扭簧，所述第一扭簧的兩端分別固定連接于所述第一旋轉軸和所述第一套筒上，所述第一殼體上對應所述第一套筒的位置開設有第一開口，所述抓地傳感光纜的其中一端穿過所述第一開口纏繞在所述第一套筒上且其端部與所述信號傳輸單元連接。

進一步地，所述抓地傳感光纜的另一端設有第二緩沖裝置；所述第二緩沖裝置包括中空的第二殼體，所述第二殼體內設有兩根平行布置的第二旋轉軸，每根所述第二旋轉軸上套設有第二套筒和第二扭簧，所述第二殼體上對應所述第二套筒的位置開設有兩個呈180°布置的第二開口，所述抓地傳感光纜的另一端穿過其中一個第二開口纏繞在對應的套筒上，與所述抓地傳感光纜相鄰的另一個抓地傳感光纜的端部一端穿過另一個第二開口纏繞在另一個的套筒上，兩個所述抓地傳感光纜的端部互相連接。

進一步地，所述抓地傳感光纜上還設有阻力裝置，所述阻力裝置用于增加所述抓地傳感光纜與土壤之間水平方向和豎直方向的阻力。

進一步地，所述阻力裝置包括套設于所述抓地傳感光纜外的螺紋鎧裝，所述螺紋鎧裝包括內部成型有軸向通孔的圓柱狀筒體，所述通孔與所述抓地傳感光纜配合，所述筒體的外壁成型有螺紋。

進一步地，所述系統還包括與所述信息處理單元連接的報警組件，所述報警組件包括若干不同顏色的警示燈以及警報通信設備。

進一步地，若干所述光纖傳感器組件中連接著所述信號解調單元的第一個抓地傳感光纜的長度不大于1米。

本實用新型提出的一種植入式沉降變形監測的分布式光纖傳感系統，其有益效果在于：

1.可以實現準分布式植入式沉降的實時監測，相對于點式沉降傳感器其監測范圍為分布式線狀，可以實現連續分布式監測沉降變形情況，系統性能穩定，檢測精度高，不受電磁干擾；