[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

本發明公開了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，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，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。該裝置可配合邊坡深層變形與病害實時監測，應用性價比高，并且易于施工、保護、長期耐久，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于巖土工程領域，涉及一種滑坡監測裝置，具體涉及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。

背景技術

我國滑坡災害分布廣，傷亡大，災情重，滑坡或潛在滑坡區域占我國國土面積的1/5~1/4。滑坡監測一直是我國巖土工程領域災害防治的重要問題，它是了解和掌握滑坡體演化過程，及時發現滑坡災害特征信息的重要手段，可為滑坡的預測與防治提供可靠的資料和科學依據。但由于影響滑坡穩定性的因素較多，各種物理場對滑坡的復合作用復雜，僅憑借工程經驗及理論分析常難以把握邊坡狀態的發展過程，因而必須采用各種監測技術對其進行周密監測。

現階段，滑坡監測主要以變形監測為主，包括地質宏觀形跡監測、地面位移監測、深部位移監測。由于滑坡變形場是多種影響因素共同作用的結果，地下水、庫水位、降雨、溫度、地球物理等多場作用的影響不可忽略。傳統的滑坡監測技術存在明顯的不足與短板，如多為點式測量，易造成漏檢；植入的傳感器易受潮、腐蝕而失效，監測壽命短；監測系統的集成化較低等。因而發展基于光纖光柵、大范圍、具有較強環境適應性、高度集成化的滑坡監測技術具有重要意義。

發明內容

為了克服現有監測設施在復用容量、分辨率、靈敏度、可靠性上的諸多不足，本發明提供了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。該裝置可配合邊坡深層變形與病害實時監測，應用性價比高，并且易于施工、保護、長期耐久，能夠很好實現邊坡表面變形與病害長期全天候全天時準確實時監測，具有良好的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

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，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；

所述超弱光纖光柵光纜用于實現監測邊坡表面變形與病害長期全天候全天時準確實時監測；

所述數據采集傳輸系統與超弱光纖光柵解調系統，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。

相比于現有技術，本發明具有如下優點：

1、本發明的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：光纖光柵陣列反射率低，在一根光纖上能實現10000個左右的復用容量，可實現超弱光柵在一根光纖上的大量復用，無需提高系統的復雜度、無需提高系統成本，應用性價比高；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、內旋緊扣超弱光纖光柵陣列，可有效形成超弱光纖光柵應力傳遞機制，避免成纜過程中的啁啾問題，可靠性強；感應套管緊密包裹在彈簧傳感裝置外部，可利用感應套管的彈性變形特性實現分布式傳感，避免傳統多為點式測量造成漏檢的問題；可拆卸保護套管緊密保護在感應套管外層，運輸過程中，可起到保護光纜的作用；施工布設時可選擇拆卸，也可用于重要部位保護，具有長期耐久性。