[發明專利]一種基于OFDR光纖傳感的水平測試系統及方法

在審

• 申請號: 202010595049.1
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111764368A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 高磊;劉漢龍;鄭卓迪;陳育民;楊貴
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;G01B11/16;G01K11/32;G01N13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 郭楠

1.一種基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：包括水平測試組件、加熱傳感光纜(22)、測斜數據采集儀(6)、光電轉換模塊(7)、DTS解調儀(10)、OFDR光纖數據采集儀(11)、光纖數據處理及分析系統(12)和監測結果顯示與預警系統(13)；

所述水平測試組件包括多個串聯的測斜儀(1)，以及測斜管(2)；所述測斜儀位于測斜管內，所述測斜儀內有光電纜(33)，所述測斜儀底端設有紅外測距儀(34)；

所述測斜儀內設有分布式光纖應變傳感器(16)、溫度補償光纖(17)和加速度敏感元件(15)；

所述加熱傳感光纜沿軸向敷設在測斜管表面對地下水滲流進行監測；

所述光電纜、加熱傳感光纜與監測工作箱(5)連接；所述加速度敏感元件測得的數據由傳統測斜數據采集儀傳輸至光纖數據處理及分析系統；

所述分布式光纖應變傳感器和溫度補償光纖與OFDR光纖數據采集儀連接，所述加熱傳感光纜與DTS解調儀連接。

2.根據權利要求1所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：所述測斜儀上端由旋轉塞頭(32)密封，所述旋轉塞頭上留有光電纜通過的通孔。

3.根據權利要求1所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：所述測斜儀側面設有咬合構件，所述測斜管上開設有多個方向的導向凹槽(21)，所述縱向咬合構件與導向凹槽貼合。

4.根據權利要求3所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：所述咬合構件包括彈簧阻尼、支撐構件和咬合滑塊，所述彈簧阻尼位于支撐構件和咬合滑塊之間。

5.根據權利要求1所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：所述測斜儀底端采用緩沖塞頭(35)，所述緩沖塞頭留有透出紅外測距光的通孔。

6.根據權利要求1所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統，其特征在于：還包括手機客戶端，所述監測數據通過手機客戶端查看。

7.一種基于OFDR光纖傳感的水平測試方法，其特征在于：采用如權利要求1所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試系統進行測試，所述測試方法包括以下步驟：

(1)預先在監測點成孔，將加熱傳感光纜沿著軸向敷設于測斜管圓周，測斜管與測斜管之間固定；在監測洞口引出加熱傳感光纜；根據底部測斜儀下方的紅外測距儀確定是否到達指定深度；

(2)在測斜管埋設結束后，將串聯的測斜儀沿著導向凹槽放入測斜管內，并使測斜儀與測斜管貼合；將末端的軟管(3)穿過測斜管的管套(36)，用預制螺母(37)將水平測試組件固定懸掛，將光電纜(33)由預制螺母內部引出；

(3)將引出的光電纜(33)和加熱傳感光纜(22)連接至監測工作箱(5)；傳統測斜數據采集儀(6)采集加速度敏感元件(15)的數據上傳網絡，經過內部數據處理模塊將分段傾角數據處理為水平位移數據后上傳網絡，并通過客戶端軟件(9)或者監測結果顯示與預警系統查看；光纖傳感光纜則預留出光纖跳線；

(4)將分布式光纖應變傳感器與溫度補償光纖連接至OFDR光纖數據采集儀(11)，將加熱傳感光纜的跳線連接至DTS解調儀，采集的光纖傳感器的應變、溫度信息，以及DTS解調儀的數據將傳輸至光纖數據處理及分析系統，對原始數據進行去噪、平滑；監測結果以圖表的形式展現在監測結果顯示與預警系統(13)中，監測結果包括監測方向上的水平位移隨深度變化的曲線圖、應變隨深度變化的曲線圖，以及通過DTS測量的滲流速度、流量的時程曲線圖；

(5)對土體水平位移和應變值隨深度的變化、滲流流動及參數進行定量、定性監測分析，判斷、預警危險滑動面(4)的位置。

8.根據權利要求7所述的基于OFDR光纖傳感的水平測試方法，其特征在于：步驟(1)中，在安裝測斜管之前，對加熱傳感光纜(22)進行標定試驗，確定滲流監測系數。