[發明專利]基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置

在審

• 申請號: 202310047614.4
• 申請日: 2023-01-31
• 公開（公告）號: CN116182726A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 唐亮;張毅;凌賢長;陳宏偉;邱瑞;叢晟亦;田爽;邱夢瑤;張熙陽;毛小剛;張鐘遠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學重慶研究院;中鐵十七局集團有限公司;哈爾濱工業大學;中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/3206
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

1.一種基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述裝置包括數據采集傳輸系統、超弱光纖光柵解調系統、超弱光纖光柵光纜和線盤，其中：

所述數據采集傳輸系統用于不同空間位置的波長信號、光柵應變和溫度數據的處理，獲取邊坡應變溫度的變化，并與外網連接；

所述超弱光纖光柵解調系統用于脈沖信號的發射、接受、解調和數據傳輸；

所述數據采集傳輸系統與超弱光纖光柵解調系統連接，超弱光纖光柵解調系統與超弱光纖光柵光纜的一端連接，超弱光纖光柵光纜的另一端盤繞于線盤上，線盤布設于監測邊坡表面。

2.根據權利要求1所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述超弱光纖光柵光纜的布設方式為M型布設、V-V型布設或網格型布設。

3.根據權利要求1或2所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述超弱光纖光柵光纜由超弱光纖光柵陣列、彈簧傳感裝置、感應套管和可拆卸保護套管鎧裝而成，其中：

所述彈簧傳感裝置緊扣在超弱光纖光柵陣列外部；

所述感應套管包裹在彈簧傳感裝置外部；

所述可拆卸保護套管包裹在感應套管外層。

4.根據權利要求3所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述超弱光纖光柵陣列上刻有多個等間距低反射率光纖光柵陣列。

5.根據權利要求3所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述超弱光纖光柵陣列表面包裹有覆蓋層。

6.根據權利要求5所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于覆蓋層為透紫外涂覆層。

7.根據權利要求3所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述彈簧傳感裝置為大剛度彈簧，彈簧外旋和感應套管緊密連接，彈簧內旋緊扣超弱光纖光柵陣列。

8.根據權利要求3或7所述的基于超弱光纖光柵陣列傳感系統實時量測邊坡變形的裝置，其特征在于所述感應套管選用大剛度金屬材質。

9.一種利用權利要求1-8任一項所述裝置實時量測邊坡表面變形的方法，包括如下步驟：

第一步、溫度應變標定：利用光柵波長變化與光柵應變變化和溫度變化的線性關系確定超弱光纖光柵光纜的定標曲線；

第二步、超弱光纖光柵光纜布設：將超弱光纖光柵光纜布設于被監測邊坡表面；

第三步、光柵定位：超弱光纖光柵解調系統發出連續脈沖信號，不同波長的脈沖信號入射進不同位置的光柵上，經過反射后到達探測器的時間不同，經過時間和波長的對應關系，結合光柵的布設位置，建立坡面與光柵位置的對應關系；

第四步、溫度應變測量：通過實時收集不同空間位置的光柵應變和溫度變化，解調得到的該位置處的波長信號偏移保存進數據采集傳輸系統，多次進行循環往復測得波長信號的偏移量，而后對測得的數據進行處理，進一步快速精準的獲得相應監測邊坡的表面變形。