深层水平位移测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种深层水平位移测量系统。本实用新型专利技术的目的是提供一种结构简单、位移测量精度高、人为因素干扰小、温度自动补偿的深层水平位移测量系统，以实现自动化远程实时监测，具有良好的经济效益和社会效益。本实用新型专利技术的技术方案是：一种深层水平位移测量系统，其特征在于：包括位移测量装置，该位移测量装置具有管体，以及沿管体轴向黏贴在其上的光纤光栅串，位移测量装置上的光纤光栅串依次连接光纤光栅调解仪和计算机。本实用新型专利技术适用于大坝、隧道、边坡及基坑等岩土工程深层水平位移测量。

Deep horizontal displacement measurement system

The utility model relates to a deep level horizontal displacement measurement system. The purpose of the utility model is to provide a deep horizontal displacement measuring system with simple structure, high displacement measurement accuracy, small interference of human factors and automatic temperature compensation, so as to realize automatic remote real-time monitoring, and has good economic and social benefits. The technical scheme of the utility model is: a deep horizontal displacement measuring system, which comprises a displacement measuring device, the displacement measuring device comprises a tube body, and the fiber grating along the axial direction of the tube body paste on the string, fiber grating displacement measuring device of the series connected successively to fiber grating instrument and the computer mediation. The utility model is suitable for deep horizontal displacement measurement of rock and soil engineering, such as dam, tunnel, slope and foundation pit.

【技术实现步骤摘要】
深层水平位移测量系统
本技术涉及一种深层水平位移测量系统。适用于大坝、隧道、边坡及基坑等岩土工程深层水平位移测量。
技术介绍
基坑侧向变形观测是基坑开挖支护施工过程监测中一项最为直观和有效的方法，对深基坑的安全有决定性的迅速而准确的反应。随着科学技术的发展，对观测仪器及系统提出了更高的要求，除了采用人工观测获得原始数据外，还应能实现自动化监测，以便及时掌握工程安全状况并作出相应的决策，这也是工程安全监测系统发展的方向。目前用于岩土地基深层位移测量的仪器主要为钻孔测斜仪，它适用于各种岩土地基水平位移的测量。现有的测斜仪存在量测的范围有限、仪器价格昂贵、维修不易、安全监测工作量大、测试结果存在一定的系统误差和人工误差，这些都将影响安全生产和安全管理水平。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种结构简单、位移测量精度高、人为因素干扰小、温度自动补偿的深层水平位移测量系统，以实现自动化远程实时监测，具有良好的经济效益和社会效益。本技术所采用的技术方案是：一种深层水平位移测量系统，其特征在于：包括位移测量装置，该位移测量装置具有管体，以及沿管体轴向黏贴在其上的光纤光栅串，位移测量装置上的光纤光栅串依次连接光纤光栅调解仪和计算机。所述光纤光栅串与所述光纤光栅调解仪之间经铠装光缆和FC光缆跳线相连，铠装光缆一端连接光纤光栅串，另一端连接FC光缆跳线。所述光纤光栅串具有两串，两串光纤光栅串对称安装于所述管体上。所述光纤光栅串由8个光纤光栅传感器串联而成，中心波长1540～1554nm，波长间隔为2nm。所述管体由多个PVC管连接而成，相邻两PVC管之间采用连接器连接。本技术的有益效果是：本技术采用光纤光栅串作为传感元件，通过感知管体表面的应变，并通过光纤光栅调解仪和计算机实现自动化远程量测和管理。本技术对称安装两串光纤光栅串进行测试，消除了温度对测试结果的影响，可以实现温度自补偿。附图说明图1为本实施例的结构示意图。图2为实施例中位移测量装置的示意图。图3为实施例中位移测量装置的剖视图。图4为图3的A部放大图。图5为实施例中位移测量装置的截面图。具体实施方式如图1～图5所示，本实施例为一种深层水平位移测量系统，包括位移测量装置，该位移测量装置具有管体，沿管体轴向黏贴光纤光栅串2，以光纤光栅串2作为传感元件，感知管体表面的应变，产生相应的波长。其中管体由多个PVC管1连接而成，相邻两PVC管之间采用连接器5连接。位移测量装置上的光纤光栅串2依次经铠装光缆3和FC光缆跳线4光纤光栅调解仪8，光纤光栅调解仪8连接计算机9，实现自动化远程量测和管理。本例在管体上对称安装有两串光纤光栅串2，以消除温度对测试结果的影响，实现温度自补偿。本实施例中光纤光栅串2由8个光纤光栅传感器串联而成，中心波长1540～1554nm，波长间隔为2nm，当管体上相邻两测点的应变在一定范围内时，可消除临近光纤光栅波长的干扰。光纤光栅传感原理：由光波导的耦合理论可知，光在写有Bragg光栅的光纤中传输时，满足式(1)条件(称为Bragg条件)的光波将被FBG反射，反射波对应的中心波长λB称为Bragg波长。当外部荷载(如应变、温度)作用在FBG上，造成光栅的有效折射率造成光栅的有效折射率neff或光栅栅距Λ的变化时，FBG反射波的中心波长也随之变化。λB＝2neffΛ(1)式中，neff——光栅的有效折射率；Λ——光栅栅距。当FBG受拉、压力，在光纤的轴向产生应变(忽略温度的影响)时，引起的光纤光栅Bragg波长的漂移可表示为：式中，ε为光纤布拉格光栅轴向应变；Pe为有效弹光系数。本实施例在测试区域7内打孔安装位移测量装置，其工作原理如下：当测试区域7内的土体或围护结构发生位移时，将力传递到PVC管1管壁，使得PVC管1产生挠度及表面应变变化。若不计剪力对PVC管1的影响，则由材料力学理论可得：某截面转角θi与该截面上对称两点的应变差εi的关系为根据式(3)、式(4)，可得某截面挠度fi与传感器测点的应变εi的关系为：假定相邻两点间的距离全部一致为h，则从固定端到自由端，某截面挠度fi与传感器测点的应变εi的关系为：式中：fi为第i个点的(从固定端算起)PVC管的挠度(深部位移)；ε(i)为第i点PVC管的弯曲应变，i＝n处应变管无约束，ε＝0；c为积分常数，x＝0处PVC管被固定，故c＝0；R为光栅距离PVC管中轴线的距离(PVC管外半径)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深层水平位移测量系统，其特征在于：包括位移测量装置，该位移测量装置具有管体，以及沿管体轴向黏贴在其上的光纤光栅串(2)，位移测量装置上的光纤光栅串依次连接光纤光栅调解仪(8)和计算机(9)。

【技术特征摘要】
1.一种深层水平位移测量系统，其特征在于：包括位移测量装置，该位移测量装置具有管体，以及沿管体轴向黏贴在其上的光纤光栅串(2)，位移测量装置上的光纤光栅串依次连接光纤光栅调解仪(8)和计算机(9)。2.根据权利要求1所述的深层水平位移测量系统，其特征在于：所述光纤光栅串(2)与所述光纤光栅调解仪(8)之间经铠装光缆(3)和FC光缆跳线(4)相连，铠装光缆(3)一端连接光纤光栅串(2)，另一端连接FC光缆跳线(4)。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群敏，陈文华，钟聪达，王烨晟，黄江华，吴勇，
申请(专利权)人：浙江华东工程安全技术有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33