本发明专利技术公开了一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，包括分布式压电陶瓷传感器阵列、岩基、土岩界面、滑坡体，该分布式压电陶瓷传感器阵列包括一长条形铝片、一组压电陶瓷片以及一组压电膜片，所述压电陶瓷片以及压电膜片以粘贴的方式固定在所述长条行铝片的上下表面，形成边坡滑移智能探针。本发明专利技术涉及边坡监测技术领域，该发明专利技术能够实现快速监测、准确确定不同深度处的水分流失状况，灵敏度高、响应快、长期稳定性好、操作简便、灵巧不笨重且价格低廉。笨重且价格低廉。笨重且价格低廉。
【技术实现步骤摘要】
基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置
[0001]本专利技术涉及边坡监测
，具体为一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置。
技术介绍
[0002]针对现有边坡深部土岩界面滑移监测方法中存在测量精度低、费时费力和仪器设备笨重等诸多问题，本专利技术提供了一种新的利用压电陶瓷智能传感器(压电陶瓷片和压电膜片)和机电阻抗方法的边坡深部土岩界面滑移监测装置，能够实现对边坡深部土岩界面滑移状况的实时在线监测。
技术实现思路
[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，解决了现有边坡滑移监测设备测量精度低、费时费力和仪器笨重的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，包括分布式压电陶瓷传感器阵列、岩基、土岩界面、滑坡体，该分布式压电陶瓷传感器阵列包括一长条形铝片、一组压电陶瓷片以及一组压电膜片，所述压电陶瓷片以及压电膜片以粘贴的方式固定在所述长条行铝片的上下表面，形成边坡滑移智能探针。
[0007]所述分布式压电陶瓷传感器阵列还包括一根用于接电的电导线。
[0008]所述边坡滑移智能探针以垂直姿态插入所述滑坡体并延伸至岩基内。
[0009]所述电导线与设置在外部的阻抗分析仪电性连接，所述阻抗分析仪的输出端电性连接有计算机。
[0010]优选的，所述压电陶瓷片的数量为两个，所述压电膜片的数量为两个，且压电陶瓷片以及压电膜片左右对称的分布在所述长条形铝片上。
[0011]一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置的监测方法，包括以下步骤：
[0012]S1、根据不同激励频率、传感器类别和不同土类的土壤样本，在使用之前对监测系统进行标定；标定结束后可获得对本类土性，在本激励频率、传感器类别下边坡深部土岩界面滑移指数与土壤内部不同深度处含水量之间的对应关系；
[0013]S2、将基于压电陶瓷传感器的边坡滑移智能探针埋入需要监测土壤内部水分的区域之中，在埋入时需保持该边坡滑移智能探针的方向性和位置的准确性；
[0014]S3、将监测系统中的相关设备连接好，接通电源并打开仪器开关，通过阻抗分析仪对分布式压电陶瓷传感器阵列发出高频激励信号，扫频信号频率为170～270KHz，幅值为1V；
[0015]整个电阻抗数据采集过程时间很短，且土壤是在自然风干下，因此在这个过程中土壤内部水分的挥发是完全可以忽略不计的，认为在每次数据采集过程中土体内部水分保持不变；
[0016]S4、将依据压电材料的逆压电效应，分布式压电陶瓷传感器阵列将电信号转化为振动信号，安装于土体内部不同位置处的压电陶瓷传感器将依据压电材料的正压电效应，将该信号再次转换为电信号并被阻抗分析仪采集存储；
[0017]S5、将在土体自然风干过程中，依据阻抗分析仪采集到的电阻抗信号(电导率和频率关系曲线)等来确定边土体不同深度处的水分流失状况。通过公式分别计算得到不同传感器所对应的边坡深部土岩界面滑移指数。
[0018]S6、将根据系统标定结果，通过边坡滑移智能探针上分布式压电陶瓷传感器阵列的电导率和频率关系曲线得到边坡深部土岩界面滑移指数来确定所监测土体的水分流失信息。
[0019](三)有益效果
[0020]本专利技术提供了一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置。具备以下有益效果：
[0021]该基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，采用在边坡内部埋设分布式压电陶瓷传感器阵列(压电陶瓷片和压电膜片)，将多个传感器利用环氧树脂胶粘贴在一个长条形铝片表面，另外将相关功能器件集成在一起，形成一套使用简便、经济高效的边坡深部土岩界面滑移监测采集处理系统，并结合Matlab、Labview等相关数据处理软件，对边坡深部土岩界面滑移状况进行长期监测，本专利技术能够实现快速监测、准确确定不同深度处的水分流失状况，灵敏度高、响应快、长期稳定性好、操作简便、灵巧不笨重且价格低廉。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施边坡深部土岩界面滑移监测装置的示意图；
[0023]图2为本专利技术监测系统示意图；
[0024]图3为本专利技术监测系统的流程图；
[0025]图4为本专利技术实施例中边坡深部土岩界面滑移过程中进行的电阻抗监测信号变化图(压电陶瓷片)；
[0026]图5为本专利技术实施例中边坡深部土岩界面滑移过程中进行的电阻抗监测信号变化图(压电膜片)；
[0027]图6为本专利技术对边坡深部土岩界面滑移过程中压电陶瓷片电阻抗信号(幅值和峰值频率)随边坡滑移距离的关系曲线图；
[0028]图7为本专利技术对边坡深部土岩界面滑移过程中压电膜片电阻抗信号(幅值和峰值频率)随边坡滑移距离的关系曲线图；
[0029]图8为本专利技术对边坡深部土岩界面滑移过程中两种土岩界面滑移指数随边坡滑移距离变化的关系曲线图(压电陶瓷片)；
[0030]图9为本专利技术对边坡深部土岩界面滑移过程中两种土岩界面滑移指数随边坡滑移距离变化的关系曲线图(压电膜片)。
[0031]图中：1——长条形铝片；2——压电陶瓷片；3——压电膜片；4——电导线；5——
滑坡体；6——土岩界面；7——基岩；8——信号传输导线；9——精密阻抗分析仪；10——计算机。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]如图1
‑
9所示，本专利技术提供一种技术方案：一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，包括分布式压电陶瓷传感器阵列、岩基7、土岩界面6、滑坡体5，该分布式压电陶瓷传感器阵列包括一长条形铝片1、一组压电陶瓷片2以及一组压电膜片3，压电陶瓷片2以及压电膜片3以粘贴的方式固定在长条行铝片1的上下表面，形成边坡滑移智能探针.
[0034]分布式压电陶瓷传感器阵列还包括一根用于接电的电导线4。
[0035]边坡滑移智能探针以垂直姿态插入滑坡体5并延伸至岩基7内。
[0036]电导线4与设置在外部的阻抗分析仪9电性连接，阻抗分析仪9的输出端电性连接有计算机10。
[0037]压电陶瓷片2的数量为两个，压电膜片3的数量为两个，且压电陶瓷片2以及压电膜片3左右对称的分布在长条形铝片1上。
[0038]一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置的监测方法，包括以下步骤：
[0039]S1、根据不同激励频率、传感器类别和不同土类的土壤样本，在使用之前对监测系统进行标定；标定结束后可获得对本类土性，在本激励频率、传感器类别下边坡深部土本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，其特征在于：包括分布式压电陶瓷传感器阵列、岩基(7)、土岩界面(6)、滑坡体(5)，该分布式压电陶瓷传感器阵列包括一长条形铝片(1)、一组压电陶瓷片(2)以及一组压电膜片(3)，所述压电陶瓷片(2)以及压电膜片(3)以粘贴的方式固定在所述长条行铝片(1)的上下表面，形成边坡滑移智能探针；所述分布式压电陶瓷传感器阵列还包括一根用于接电的电导线(4)；所述边坡滑移智能探针以垂直姿态插入所述滑坡体(5)并延伸至岩基(7)内；所述电导线(4)与设置在外部的阻抗分析仪(9)电性连接，所述阻抗分析仪(9)的输出端电性连接有计算机(10)。2.根据权利要求1所述的基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置，其特征在于：所述压电陶瓷片(2)的数量为两个，所述压电膜片(3)的数量为两个，且压电陶瓷片(2)以及压电膜片(3)左右对称的分布在所述长条形铝片(1)上。3.根据权利要求1所述的基于压电膜片和机电阻抗法的边坡滑移监测装置的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、根据不同激励频率、传感器类别和不同土类的土壤样本，在使用之前对监测系统进行标定；标定结束后可获得对本类土性，在本激励频率、传感器类别下边坡深部土岩界面滑移指数...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴建超，汤勇，查雁鸿，郭纪盛，蔡永建，
申请(专利权)人：武汉地震工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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