[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵的水平測試裝置及測試方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010595291.9
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111623812B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高磊;鄭卓迪;劉漢龍;孔綱強;李平
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 郭楠

本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵的水平測試裝置及測試方法，測試裝置包括水平測試組件、光纖光柵解調(diào)儀、數(shù)據(jù)采集與傳輸儀、光電轉(zhuǎn)換模塊、監(jiān)測工作箱和客戶端軟件測試系統(tǒng)。本發(fā)明通過提前布設(shè)的測試管下放至所需的測試深度監(jiān)測，監(jiān)測工作箱內(nèi)光纖光柵解調(diào)儀將對原始光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終測得的光纖光柵數(shù)據(jù)以及傳統(tǒng)測斜數(shù)據(jù)將匯總傳輸至數(shù)據(jù)采集儀，通過無線傳輸?shù)姆绞綄y斜數(shù)據(jù)發(fā)送至客戶端軟件測試系統(tǒng)，對土體水平位移、含水率、土壓力進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測以及滑動面預(yù)警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明靈敏度高、抗電磁干擾、自動化程度高，定量測得的土體參數(shù)多，對土體水平位移趨勢的判斷也更為準(zhǔn)確，實現(xiàn)了土體場的全方位監(jiān)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域中的水平測試裝置，尤其涉及一種基于光纖光柵的水平測試裝置及測試方法。

背景技術(shù)

在巖土工程建設(shè)中，由于工程實踐的復(fù)雜性與現(xiàn)場情況的多變性，往往需要對巖土體進(jìn)行深層水平位移監(jiān)測，從而獲取實時的水平位移信息，預(yù)防大規(guī)模工程事故的發(fā)生，然而由于例如基坑、邊坡的巖土工程監(jiān)測深度較深，很難直接進(jìn)行測量，因此測斜儀應(yīng)運而生。

傳統(tǒng)的測斜儀分為活動式測斜儀和固定式測斜儀。活動式測斜儀需要將測斜傳感器沿著測斜導(dǎo)管由承重電纜下放，每隔一段距離測量一次數(shù)據(jù)，從而得到測斜管的位移數(shù)據(jù)。這種測斜方式操作繁瑣，每測量一個深度的數(shù)據(jù)，都要進(jìn)行讀數(shù)記錄，效率低，且操作人員的經(jīng)驗與熟練度也會影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

固定式測斜儀由一定數(shù)量的測斜傳感器組成，也是由測斜管導(dǎo)槽下放，傳感器固定在測斜管內(nèi)。但是固定式測斜儀由于受傳感器數(shù)量的限制，只能測量一定深度處的水平位移，不能全面反映整體測量深度內(nèi)唯一的變化，且機械結(jié)構(gòu)笨重。

以上兩種傳統(tǒng)的測斜儀器受限于測量原理，所得到的水平位移變化誤差大，且只能測得單一的水平位移數(shù)據(jù)，無法測得土體其他參數(shù)，很難準(zhǔn)確得到大變形以及危險滑動面的位置。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對傳統(tǒng)測斜儀在測量土體深層水平位移時的不足之處，本發(fā)明提出一種基于光纖光柵的水平測試裝置及測試方法，通過FBG光纖技術(shù)彌補傳統(tǒng)測斜儀測量過程繁瑣、測量誤差大、參數(shù)單一的技術(shù)缺陷。

技術(shù)方案：本發(fā)明基于光纖光柵的水平測試裝置，包括水平測試組件、光纖光柵解調(diào)儀、數(shù)據(jù)采集與傳輸儀、光電轉(zhuǎn)換模塊、監(jiān)測工作箱和客戶端軟件測試系統(tǒng)；

水平測試組件包括多個水平測試單元，水平測試單元包括測試管，測試管內(nèi)有多個由光電纜串聯(lián)的測斜儀；

測試管上設(shè)有FBG土壓力計和FBG水分場傳感器；

測斜儀內(nèi)鋪設(shè)有光纖光柵應(yīng)變傳感器、光纖光柵測溫傳感器和加速度敏感元件；測斜儀底部設(shè)有紅外測距儀；

客戶端軟件測試系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊以及圖表輸出模塊；數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊將初始數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件測試系統(tǒng)；數(shù)據(jù)分析處理模塊對測得的數(shù)據(jù)處理；圖表輸出模塊將處理后的數(shù)據(jù)以圖表形式輸出；客戶端軟件測試系統(tǒng)判斷土體的運動趨勢并預(yù)警危險滑動面的位置。

測斜儀內(nèi)壁設(shè)有艙體，光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵測溫傳感器封裝在艙體內(nèi)。

測斜儀兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)輪；測試管內(nèi)開設(shè)有導(dǎo)向槽，導(dǎo)輪在導(dǎo)向槽內(nèi)滑動。

測試管側(cè)壁開設(shè)有第一坑槽和第二坑槽，水分場傳感器埋設(shè)在第一坑槽內(nèi)，土壓力計埋設(shè)在第二坑槽內(nèi)。

本發(fā)明基于光纖光柵的水平測試方法，采用基于光纖光柵的水平測試裝置進(jìn)行測試，該測試方法包括以下步驟：

(1)在預(yù)設(shè)的測量點成孔，將測試管埋入該成孔中時，F(xiàn)BG土壓力計和FBG水分場傳感器與土體之間填充搗實，然后用管蓋將測試管密封；