[發明專利]一種基于光纖光學測量技術的樁基式土體沉降監測系統

在審

• 申請號: 201910247940.3
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN109827543A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張平磊;張滟
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01D5/353
• 代理公司: 重慶智慧之源知識產權代理事務所(普通合伙) 50234
• 代理人: 余洪

本發明屬于光纖光學測量技術領域，具體公開了一種基于光纖光學測量技術的樁基式土體沉降監測系統，包括信號解調部分、網絡拓撲結構、信號探測部分和測量部分，信號解調部分包括寬譜光源、第一連接光纖、第二連接光纖、第一光纖環形器、調節臂、數據采集卡和計算機；網絡拓撲結構由光開關或多路分路器構成并且以樹狀結構連接形成；信號探測部分包括多個探測單元，每個探測單元包括第二光纖環形器和光電探測器，測量部分包括多個相同的樁基式沉降傳感器，每個樁基式沉降傳感器包括第二分光器、第二自聚焦光纖準直器、第二反射器、保護外殼、沉降環和基樁。上述沉降監測系統，能夠解決現有技術中測量存在誤差并且不能實時監測的問題。

技術領域

本發明屬于光纖光學測量技術領域，尤其涉及一種基于光纖光學測量技術的樁基式土體沉降監測系統。

背景技術

沉降監測是建筑結構健康監測中一項重要的監測內容，尤其是針對軟土地基上的大型建筑，如：水庫大壩、人工島島壁等。在建筑荷載的作用下，這類大型工程的地基通常會發生一定程度的沉降，且存在長期的緩慢不均勻沉降，沉降將對建筑的結構穩定性產生影響。因此，對建筑的沉降監測，尤其是對土體的分層沉降特征監測具有重要的工程價值和意義。

目前對建筑地基的土體分層沉降監測主要采用磁壞式土體分層沉降測量方法，該沉降測量方法由地下埋入傳感器和地面接收儀器兩部分構成。地下埋入傳感器由沉降導管、底蓋和沉降磁環組成；地面接收儀器由測頭、測量電纜、接收系統和繞線盤等部分組成。測量過程為：將沉降磁環分段固定在沉降導管外側，并在需要監測的地點鉆孔埋入沉降導管。測量時，把測頭放入沉降導管內，通過測量電纜，讓測頭緩慢地向下移動，當測頭接觸到土層中的沉降磁環時，接收系統會發出連續的蜂鳴聲，此時記下沉降磁環的深度，并將本次測量深度與前一次進行比較，其差值即定義為土體的實際沉降量。

目前普遍采用的磁環式土體分層沉降測量方法，采用人工讀數，存在讀數誤差；同時人工讀取時，由于下放過程的穩定性和重復性問題還會產生其他的系統誤差。另外，該測量方法定時定點進行人工讀數，作量較大，不能進行實時監測，其監測效采具有嚴重的滯后性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于光纖光學測量技術的樁基式土體沉降監測系統，以解決現有技術中測量存在誤差并且不能實時監測的問題。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：一種基于光纖光學測量技術的樁基式土體沉降監測系統，包括信號解調部分、網絡拓撲結構、信號探測部分和測量部分；信號解調部分包括寬譜光源、第一連接光纖、第二連接光纖、第一光纖環形器、調節臂、數據采集卡和計算機，數據采集卡與計算機連接，調節臂包括第一分光器、第一自聚焦光纖準直器、第一反射器和步進電機；寬譜光源連接到第一光纖環形器的一號端口，第一光纖環形器的二號端口通過第一連接光纖與第一分光器的輸入端相連，第一分光器的輸出端與第一自聚焦光纖準直器連接，第一自聚焦光纖準直器與第一反射器之間形成空氣光程；第一反射器固定在能夠做直線運動的步進電機上，步進電機由計算機控制；

網絡拓撲結構由光開關或多路分路器構成并且以樹狀結構連接形成，一級多路分路器或光開關的輸入端與第一光纖環形器的三號端口通過第二連接光纖連接，一級多路分路器或光開關的輸出端分別連接二級多路分路器或光開關的輸入端……以此類推，最后(n-1)級多路分路器或光開關的輸出端分別連接n級多路分路器或光開關的輸入端，n級多路分路器或光開關與信號探測部分連接；

信號探測部分包括多個探測單元，每個探測單元包括第二光纖環形器和光電探測器，第二光纖環形器的一號端口與n級多路分路器或光開關的輸出端連接，第二光纖環形器的二號端口與光電探測器的輸入端連接，第二光纖環形器的三號端口與測量部分連接，光電探測器的輸出端與數據采集卡連接；