一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置及监测方法，涉及沉降监测技术领域，针对现有技术沉降监测工程中易受环境影响等缺陷提出本方案，包括：至少一组压差式光纤光栅静力水准仪、通液系统和静力水准仪气压平衡系统，每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪均包含通液管连接口、气压平衡连接端和光纤信号连接端，压差式光纤光栅静力水准沉降仪通过通液管连接口与通液系统连接，压差式光纤光栅静力水准沉降仪通过气压平衡连接端和光纤信号连接端与静力水准仪气压平衡系统连接。优点在于，采用封闭式液压传感器测量监测点高程的变化而导致的压力变化，抗振动；采用光纤光栅液压传感器，测量精度高且不易收到干扰。测量精度高且不易收到干扰。测量精度高且不易收到干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置及监测方法


[0001]本专利技术涉及沉降监测
，具体涉及一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置及监测方法。

技术介绍

[0002]工程结构的沉降严重影响相关工程的安全和稳定性，因此沉降幅度的测量和监测极其重要。目前广泛应用的沉降监测方法存在着一些不足，比如监测传感器大多采用电磁信号传感器，存在着信号不稳定，容易受环境电磁设备干扰，导线采用并联传输造成导线冗长繁多，电磁信号精度也较低等缺陷。同时，现有水准仪的测试原理采用的是浮力式测量技术，需要在每个水准仪的测试点加装大体积水罐，而且不能进行实时监测和控制，导致了工程沉降难以实时掌握，从而埋置了工程整体稳定性的隐患。
[0003]光纤光栅监测传感技术由于具备便捷的串联连接方式，良好的抗电磁干扰性能，监测测量中可以保持高精度和分辨率，远距离传输保证信号完整性等优势，因此被应用于水准仪的测量工作中。但现有的光纤光栅测沉降测量技术仍有待于进一步改进。现有的光纤光栅沉降测量方法采用在一根圆柱杆的周围沿轴向方向等间距的粘贴光纤光栅应变片，然后将安装了应变片的圆柱杆埋置于边坡工程内部或者固定于建筑工程结构上，光纤光栅圆杆与监测结构产生协调变形，从而导致光纤光栅应变片产生拉伸或压缩应变。通过光纤光栅的应变测量结合材料力学理论和理论力学理论可以计算出圆柱杆的压缩或拉伸变化以及结构的沉降变化，进而得到产生协调变形的监测结构位移变化。然而这种方法存在较大缺陷，测量沉降的范围固定而且有限，测量精度受圆杆材料特性影响较大，位移变化数据不精确。
[0004]综上现有技术有以下不足：(1)水准仪的测试原理采用的是浮力式测量技术，需要在每个水准仪的测试点加装大体积水罐，因此安装步骤和技术要求繁琐，同时监测系统容易受到环境影响，比如振动等；(2)静力水准仪采用液压传感器测量，液压传感器采用的为电磁信号测量模块，测量精度低而且容易收到干扰；(3)由于温度补偿技术的缺乏，现有沉降水准仪不能适应温度变化环境下工作，因此温度对位移沉降导致的误差难以避免；(4)现有的静力水准沉降监测系统不能应用于气压变化比如刮风的工程环境；(5)现有水准仪沉降传感器采用并联的连接方式，不能实现以串联方式同时测量大范围多个沉降数据；(6)现有沉降监测工程中采用水注入通液系统，然而水这种介质存在着易蒸发，易挥发，易冻结等缺点。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置及监测方法，以解决上述现有技术存在的问题。
[0006]本专利技术所述一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置包括：至少一组压差式光纤光栅静力水准仪、通液系统和静力水准仪气压平衡系统，每组压差式光纤光栅静力水准
仪包括若干个压差式光纤光栅静力水准沉降仪，每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪均包含通液管连接口、气压平衡连接端和光纤信号连接端，压差式光纤光栅静力水准沉降仪通过通液管连接口与通液系统连接，压差式光纤光栅静力水准沉降仪通过气压平衡连接端和光纤信号连接端与静力水准仪气压平衡系统连接。
[0007]优选地，所述压差式光纤光栅静力水准沉降仪包括静力水准仪固定底座，所述静力水准仪固定底座位于压差式光纤光栅静力水准沉降仪的上部，静力水准仪固定底座中部设有中空卡槽，充液液压腔设于静力水准仪固定底座的下部，光纤光栅液压传感器设于充液液压腔的下部并与充液液压腔相连通；静力水准仪固定底座的一侧设有液压腔排气阀，通液管连接口位于充液液压腔的一侧；气压平衡连接端和光纤信号连接端位于光纤光栅液压传感器的下部。
[0008]优选地，所述通液系统包括水管控制阀门、充液硅胶管和储液罐，所述每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪至少配有一个水管控制阀门，所述每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪上的通液管连接口连接有充液硅胶管，所述充液硅胶管上设有用于连接充液硅胶管的充液连接管，储液罐位于充液硅胶管远离若干压差式光纤光栅静力水准仪的一侧，储液罐的一端与充液硅胶管气密连接，所述储液罐下侧设有储液罐安装架，储液罐顶部设有密封盖，储液罐内装有充腔和平衡用液体，所述充腔和平衡用液体上表面覆盖防冷冻防蒸发液。
[0009]优选地，所述若干压差式光纤光栅静力水准仪包括第一静力水准沉降仪、第二静力水准沉降仪和第三静力水准沉降仪；
[0010]所述第一静力水准沉降仪通过第一静力水准沉降仪的中空卡槽与第一钻孔和第二钻孔螺纹连接固定，第一静力水准沉降仪所设置的高度由第一静力水准仪水管控制高度点决定,第一静力水准沉降仪的通液管气密连接口充液硅胶管，第一静力水准沉降仪的通液管连接口与第一充液连接管之间还设有第一水管控制阀门，充液硅胶管之间通过第一充液连接管气密连接；
[0011]所述第二静力水准沉降仪通过第二静力水准沉降仪的中空卡槽与第三钻孔和第四钻孔螺纹连接固定，第二静力水准沉降仪所设置的高度由第二静力水准仪水管控制高度点决定,第二静力水准沉降仪的通液管气密连接口充液硅胶管，第二静力水准沉降仪的通液管连接口与第二充液连接管之间还设有第二水管控制阀门，充液硅胶管之间通过第二充液连接管气密连接；
[0012]所述第三静力水准沉降仪通过第三静力水准沉降仪的中空卡槽与第五钻孔和第六钻孔螺纹连接固定，第三静力水准沉降仪所设置的高度由第三静力水准仪水管控制高度点决定,第三静力水准沉降仪的通液管气密连接口充液硅胶管，第三静力水准沉降仪的通液管连接口与第三充液连接管之间还设有第三水管控制阀门，充液硅胶管之间通过第三充液连接管气密连接。
[0013]优选地，所述静力水准仪气压平衡系统包括光纤光栅信号解调仪和气压控制接口，所述第一静力水准沉降仪、第二静力水准沉降仪和第三静力水准沉降仪分别通过各自的光纤信号连接端与光纤光栅信号传输线信号连接，光纤光栅信号传输线与光纤光栅信号解调仪上的光纤光栅信号连接接口信号连接；所述第一静力水准沉降仪、第二静力水准沉降仪和第三静力水准沉降仪分别通过各自的气压平衡连接端与平衡气压管气密连接，平衡
气压管与气压控制接口气密连接；
[0014]光纤光栅信号解调仪上设有光纤光栅信号显示界面。
[0015]优选地，所述第一充液连接管为二通连接管，第二充液连接管和第三充液连接管为三通连接管。
[0016]优选地，光纤光栅液压传感器设有若干个，每一个光纤光栅液压传感器均包含一根测压力光纤光栅和一根测温光纤光栅。
[0017]一种压差式光纤光栅静力水准沉降监测方法，利用所述压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置进行监测；
[0018]包括以下步骤：S1：安装一组压差式光纤光栅水准沉降仪；S2：安装通液系统；S3：将压差式光纤光栅水准沉降仪与通液系统连接；S4：利用压差式光纤光栅水准沉降仪等进行沉降监测；S5：对沉降监测的数据进行采集并分析。
[0019]优选地，所述步骤S1包括第一静力水准仪水管控制高度点、第二静力水准仪水管控制高度点和第三静力水准仪水管控制高度点的高度由水平全站仪测得，第一静力水准沉降仪、第二静力水准沉降仪和第三静力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置，其特征在于，包括：若干组压差式光纤光栅静力水准仪、通液系统和静力水准仪气压平衡系统，每组压差式光纤光栅静力水准仪包括若干个压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)，每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)均包含通液管连接口(15)、气压平衡连接端(17)和光纤信号连接端(18)，压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)通过通液管连接口(15)与通液系统连接，压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)通过气压平衡连接端(17)和光纤信号连接端(18)与静力水准仪气压平衡系统连接。2.根据权利要求1所述一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置，其特征在于，所述压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)包括静力水准仪固定底座(11)，所述静力水准仪固定底座(11)位于压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)的上部，静力水准仪固定底座(11)中部设有中空卡槽(13)，充液液压腔(19)设于静力水准仪固定底座(11)的下部，光纤光栅液压传感器(16)设于充液液压腔(19)的下部并与充液液压腔(19)相连通；静力水准仪固定底座(11)的一侧设有液压腔排气阀(14)，通液管连接口(15)位于充液液压腔(19)的一侧；气压平衡连接端(17)和光纤信号连接端(18)位于光纤光栅液压传感器(16)的下部。3.根据权利要求2所述一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置，其特征在于，所述通液系统包括水管控制阀门、充液硅胶管(23)和储液罐(27)，所述每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)至少配有一个水管控制阀门，所述每个压差式光纤光栅静力水准沉降仪(12)上的通液管连接口(15)连接有充液硅胶管(23)，所述充液硅胶管上设有用于连接充液硅胶管的充液连接管(23)，储液罐(27)位于充液硅胶管(23)远离若干压差式光纤光栅静力水准仪(12)的一侧，储液罐(27)的一端与充液硅胶管(23)气密连接，所述储液罐(27)下侧设有储液罐安装架(210)，储液罐(27)顶部设有密封盖(26)，储液罐(27)内装有充腔和平衡用液体(25)，所述充腔和平衡用液体(25)上表面覆盖防冷冻防蒸发液(29)。4.根据权利要求3所述一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置，其特征在于，所述若干压差式光纤光栅静力水准仪包括第一静力水准沉降仪(31)、第二静力水准沉降仪(32)和第三静力水准沉降仪(33)；所述第一静力水准沉降仪(31)通过第一静力水准沉降仪(31)的中空卡槽与第一钻孔(241)和第二钻孔(242)螺纹连接固定，第一静力水准沉降仪(31)所设置的高度由第一静力水准仪水管控制高度点(281)决定,第一静力水准沉降仪(31)的通液管气密连接口充液硅胶管(23)，第一静力水准沉降仪(31)的通液管连接口与第一充液连接管(221)之间还设有第一水管控制阀门(211)，充液硅胶管(23)之间通过第一充液连接管(221)气密连接；所述第二静力水准沉降仪(32)通过第二静力水准沉降仪(32)的中空卡槽与第三钻孔(243)和第四钻孔(244)螺纹连接固定，第二静力水准沉降仪(32)所设置的高度由第二静力水准仪水管控制高度点(282)决定,第二静力水准沉降仪(32)的通液管气密连接口充液硅胶管(23)，第二静力水准沉降仪(32)的通液管连接口与第二充液连接管(222)之间还设有第二水管控制阀门(212)，充液硅胶管(23)之间通过第二充液连接管(222)气密连接；所述第三静力水准沉降仪(33)通过第三静力水准沉降仪(33)的中空卡槽与第五钻孔(245)和第六钻孔(246)螺纹连接固定，第三静力水准沉降仪(33)所设置的高度由第三静力水准仪水管控制高度点(283)决定,第三静力水准沉降仪(33)的通液管气密连接口充液硅胶管(23)，第三静力水准沉降仪(33)的通液管连接口与第三充液连接管(223)之间还设有
第三水管控制阀门(213)，充液硅胶管(23)之间通过第三充液连接管(223)气密连接。5.根据权利要求4所述一种压差式光纤光栅静力水准沉降测量装置，其特征在于，所述静力水准仪气压平衡系统包括光纤光栅信号解调仪(37)和气压控制接口(35)，所述第一静力水准沉降仪(31)、第二静力水准沉降仪(32)和第三静力水准沉降仪(33)分别通过各自的光纤信号连接端与光纤光栅信号传输线(36)信号连接，光纤光栅信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆钊，张利民，肖特，黄鸿浩，
申请(专利权)人：香港科技大学深港协同创新研究院深圳福田，
类型：发明
国别省市：