[發明專利]一種基于OFDR和Flex傳感器的注漿壓力監測系統

有效

• 申請號: 202110280151.7
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113091991B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 張宏偉;洪成雨;李尚明;段景川;付艷斌;龐小朝
• 申請（專利權）人: 中電建南方建設投資有限公司;深圳大學
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 深圳市遠航專利商標事務所(普通合伙) 44276
• 代理人: 田志遠;袁浩華

本發明公開了一種基于OFDR和Flex傳感器的注漿壓力監測系統，包括外部承臺、傳力臂、測壓桶、兩個OFDR光纖傳感器、PVC管、光纖光纜、桶內平臺、平臺支座、PLA套管、上空心懸掛軌、鉸接球、下懸掛軌、懸掛軌連接件、信號采集和處理系統。本申請將OFDR技術和Flex傳感器相結合，既有光頻域反射光纖測量技術的高空間分辨率，靈敏度高的優點，同時還具有Flex傳感器可測大位移，成本低，穩定性高的優點，可用于工程實際情況之中。

技術領域

本發明涉及注漿壓力監測技術領域，更具體地說，是涉及一種基于OFDR和Flex傳感器的注漿壓力監測系統。

背景技術

注漿壓力自19世紀初，法國人Charles.Berlghy將注漿技術用于Dieppe沖刷閘(第厄普沖刷閘)上之后，經過各國學者專家的不斷研究與探索，目前其已發展運用到冶金、地鐵、建筑、鐵路、軍事、公路及軍事等領域的巖土工程實用施工技術。

隨著專家學者及工程技術人員對注漿充填技術的持續關注和熱情，注漿技術不斷發展和完善，進而注漿監測技術在國外得到了較快的發展，日本、英國、法國、美國等國家的注漿監控技術都已經達到半自動化或自動化程度，任何一個階段的注漿流量、漿液成分及注漿液的發展情況都實時獲得，有利于指導注漿過程，并且具有統計分析的功能。

相對的，注漿監測技術在國內的研究起步比較晚、發展緩慢，注漿監測系統較少。上海大屯煤電集團與上海大學合作研制開發了注漿站注漿過程實時監測系統，該系統以單片機為核心部件，通過電磁流量計和核輻射密度計采集流量和濃度信號，借助上位機(PC機)通過Modem(調制解調器)與置于現場的下位機遠程通信，實現了二十四小時對注漿瞬時流量、瞬時濃度的實時監測。該系統能夠通過鍵盤、LED顯示器和打印機，實現了對各種注漿參數的顯示和注漿累計結果的打印，并同時能夠完成監測數據的計算和存儲；山東科技大學根據對注漿監測參數的要求，設計了一套基于現場單片機(下位機)和通風房PC機(上位機)的遠距離注漿監測系統，采集到的流量信號和濃度信號經單片機處理后通過串行口發送至PC機，實現存儲、顯示或打印等功能。

上述監測系統都較好地實現了對注漿參數的實時監測和遠程監測，但是在監測數據采集方面，主要是對注漿流量和濃度參數的監測，缺少關鍵參數——注漿壓力的數據采集，且在參數分析方面，上述注漿充填參數監測系統不具備參數趨勢分析功能，無法輔助施工人員對可能出現的狀況的預測與預防。

光纖傳感器是一種新興監測技術，逐漸應用于多種行業與領域，具有監測精度高、抗電磁干擾強等優點。光纖在傳感技術方面具有獨特的性能和用途，作為敏感元件本身，光纖傳感器與傳統的力學傳感器、電子傳感器相比具有明顯的優點，在某些特殊的場景中顯示出不可替代的作用，比如光纖陀螺儀、光散射傳感器和光纖光柵，因此，利用光纖材料對光波的散射特性，可以構建分布式的光纖傳感系統。

OFDR技術(光頻域反射技術)是通過測量背向瑞利散射光的頻率信息來進行定位的一種技術,滿足了科研人員對高空間分辨率的要求，可以通過光波長變化進而反應應力、應變的大小，有利于注漿壓力的獲取。

Flex傳感器(彎曲傳感器)是一種電阻式傳感器，與傳統的彎曲感器相比有如準確度高、重量輕、可無線傳輸等許多不可替代的優點，由于它是由超薄的電阻片構成，可以借助超薄的外部封裝將它固定在被測物曲面上，配合無線模擬輸出，有利于數據的采集與處理。

因此，針對注漿壓力的監測，開發一種高精度的基于OFDR技術及Flex傳感器的注漿壓力監測系統是很有必要的。

發明內容

為了克服現有的技術的不足，本發明提供一種基于OFDR和Flex傳感器的注漿壓力監測系統。

本發明技術方案如下所述：