一种隧道监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隧道监测装置，包括感知模块、信号转换模块及终端设备，隧道包括隧道洞及沿隧道洞的边沿形成的支撑层，感知模块包括感知杆及传感体，感知杆铺设于支撑层上；传感体包括敏感件及设置于敏感件的第一光纤光栅组和第二光纤光栅组，敏感件与感知杆连接，敏感件随感知杆的移动产生形变；第一光纤光栅组采集敏感件沿第一方向的第一应变量，第二光纤光栅组采集敏感件沿第二方向的第二应变量，第一方向与第二方向在水平面内垂直；信号转换模块与第一光纤光栅组和第二光纤光栅组通信连接，将光信号转为电信号；终端设备与信号转换模块通信连接，显示接收的电信号的第一应变量和第二应变量，利用光纤光栅采集应变来反应隧道形变的准确性高。道形变的准确性高。道形变的准确性高。

【技术实现步骤摘要】
一种隧道监测装置


[0001]本专利技术涉及隧道监测
，特别是涉及一种隧道监测装置。

技术介绍

[0002]为了人们出行的方便，利用隧道将不便于修路的陆地或不便于建桥的海岛连接起来是优质的选择，可以是陆地与陆地的连接、陆地与海岛的连接、以及海岛与海岛的连接。
[0003]但随着隧道运营时间的增长，隧道容易产生裂损、渗漏水等变形沉降情况，从而威胁隧道的运营安全。尤其是大型结构的海底隧道，其安全性有着至关重要的作用，因此，对隧道结构进行健康监测并获得隧道结构的实时监测数据，以实时监测数据对隧道结构状况进行安全评估，这对隧道结构后期的维修和养护具有重要意义。
[0004]目前，国内通常采用精密水准仪、全站仪、GPS法、三维激光扫描等传统的方法对隧道的变形沉降进行监测，但精密水准仪和全站仪需要人工进行读取数据，其测量结果会受人为因素的影响；GPS不能发现被监测物体纵向方向的变形，且易受天气的影响，在实际应用中有较大的局限性；三维激光扫描在监测过程中易受到外界光线等因素的影响，导致测量结果误差较大，不精确。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对隧道结构的监测数据不够精确的问题，提供一种隧道监测装置。
[0006]一种隧道监测装置，用于监测隧道，所述隧道包括隧道洞及沿所述隧道洞的边沿形成的支撑层，所述隧道监测装置包括感知模块、信号转换模块及终端设备，其中：
[0007]所述感知模块包括感知杆及传感体，所述感知杆铺设于所述支撑层上，所述传感体包括敏感件及设置于所述敏感件的第一光纤光栅组和第二光纤光栅组，所述敏感件与所述感知杆相连接，且随所述感知杆的移动产生形变，所述第一光纤光栅组用于采集所述敏感件沿第一方向的第一应变量，所述第二光纤光栅组用于采集所述敏感件沿第二方向的第二应变量，所述第一方向与所述第二方向在水平面内相垂直；
[0008]所述信号转换模块与所述第一光纤光栅组和所述第二光纤光栅组通信连接，用于将光信号的所述第一应变量和光信号所述第二应变量转为一一对应地电信号的所述第一应变量和电信号所述第二应变量；
[0009]所述终端设备与所述信号转换模块通信连接，用于显示接收到的电信号的所述第一应变量和电信号所述第二应变量。
[0010]上述隧道监测装置，通过设置第一光纤光栅组和第二光纤光栅组采集敏感件在第一方向和第二方向即X方向和Y方向的第一应变量和第二应变量，以此来实时反映隧道水平面内的形变，且利用信号转换模块与终端设备将采集的第一应变量和第二应变量进行显示，从而实现了对隧道的远距离自动实时监测，这相对精密水准仪和全站仪需要人工进行读取数据而言，本申请避免了人工读数的情况，使得测量的数据不会受人为因素的影响；相
对于目前采用GPS法对隧道形变进行监测的方法而言，本申请一方面实现了监测隧道纵向即Y方向的变形，另一方面光纤光栅本身为二氧化硅材质，耐腐蚀，可工作在恶劣环境中，不会受到天气的影响；相对于目前采用三维激光扫描对隧道形变进行监测的方法而言，光纤光栅不受光源的影响，且光纤光栅对应变的敏感程度高，故采用第一光纤光栅组和第二光纤光栅组采集敏感件在X方向和Y方向的第一应变量和第二应变量，以此来实时反映隧道水平面内的形变，使得测量结果的精度和准确性高。
[0011]在其中一个实施例中，还包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述信号转换模块通信连接，用于处理电信号的所述第一应变量后获得第一形变量，处理电信号的所述第二应变量后获得第二形变量；
[0012]所述终端设备与所述数据处理模块通信连接，用于显示接收的所述第一形变量和所述第二形变量。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一光纤光栅组包括第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅与所述第二光纤光栅沿所述第一方向一一对应地设置于所述敏感件的第一侧与第二侧，所述第一光纤光栅随所述第一侧的应变产生第一中心波长漂移量，所述第二光纤光栅随所述第二侧的应变产生第二中心波长漂移量；
[0014]所述信号转换模块与所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅通信连接，用于接收并将所述第一中心波长漂移量和所述第二中心波长漂移量信号处理后输送至所述数据处理模块；
[0015]所述数据处理模块用于将所述第一中心波长漂移量与所述第二中心波长漂移量做差值得到所述第一形变倾角。
[0016]在其中一个实施例中，所述第二光纤光栅组包括第三光纤光栅和第四光纤光栅，所述第三光纤光栅与所述第四光纤光栅沿所述第二方向一一对应地设置于所述敏感件的第三侧与第四侧，所述第三光纤光栅随所述第三侧的应变产生第三中心波长漂移量，所述第四光纤光栅随所述第四侧的应变产生第四中心波长漂移量；
[0017]所述信号转换模块与所述第三光纤光栅和所述第四光纤光栅通信连接，用于接受将所述第三中心波长漂移量和所述第四中心波长漂移量信号处理后输送至所述数据处理模块；
[0018]所述数据处理模块用于将所述第三中心波长漂移量与所述第四中心波长漂移量做差值得到所述第二形变倾角。
[0019]在其中一个实施例中，所述感知杆内部形成有第一空腔，所述敏感件的一端与所述感知杆相连接，所述敏感件的另一端悬置于所述第一空腔内。
[0020]在其中一个实施例中，所述传感体还包括配重，所述配重与所述敏感件背离所述感知杆的一端相连接。
[0021]在其中一个实施例中，所述传感体的数量为多个，多个所述传感体沿所述感知杆的长度方向间隔分布。
[0022]在其中一个实施例中，还包括沉降感知板，所述沉降感知板铺设于所述支撑层上，且其背离所述支撑层的一侧铺设有所述感知杆。
[0023]在其中一个实施例中，还包括保护罩，所述保护罩盖设于所述感知杆背离所述沉降感知板的一侧。
[0024]在其中一个实施例中，还包括沙土，所述沙土铺设于所述沉降感知板与所述保护罩之间，所述感知杆设置于所述沙土内。
附图说明
[0025]图1为本专利技术提供的一种隧道监测装置已安装于隧道的示意图；
[0026]图2为图1中的一种感知模块示意图；
[0027]图3为图2的一种截面图；
[0028]图4为图1中的一种第一光纤光栅和第三光纤光栅在传感体上的分布图；
[0029]图5为图1中的一种第二光纤光栅和第四光纤光栅在传感体上的分布图；
[0030]图6为图2中的一种感知杆结构示意图；
[0031]图7为图2中的一种传感体结构示意图；
[0032]图8为本专利技术提供的一种隧道监测装置部分截面图。
[0033]其中：
[0034]10、隧道监测装置；20、隧道；21、隧道洞；22、支撑层；a、第一方向；b、第二方向；
[0035]100、感知模块；110、感知杆；111、第一空腔；112、安装孔；120、传感体；121、敏感件；122、第一光纤光栅组；1221、第一光纤光栅；1222、第二光纤光栅；123、第二光纤光栅组；1231、第三光纤光栅；1232、第四光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隧道监测装置，用于监测隧道，所述隧道包括隧道洞及沿所述隧道洞的边沿形成的支撑层，其特征在于，包括感知模块、信号转换模块及终端设备，其中：所述感知模块包括感知杆及传感体，所述感知杆铺设于所述支撑层上，所述传感体包括敏感件及设置于所述敏感件的第一光纤光栅组和第二光纤光栅组，所述敏感件与所述感知杆相连接，且随所述感知杆的移动产生形变，所述第一光纤光栅组用于采集所述敏感件沿第一方向的第一应变量，所述第二光纤光栅组用于采集所述敏感件沿第二方向的第二应变量，所述第一方向与所述第二方向在水平面内相垂直；所述信号转换模块与所述第一光纤光栅组和所述第二光纤光栅组通信连接，用于将光信号的所述第一应变量和光信号所述第二应变量转为一一对应地电信号的所述第一应变量和电信号所述第二应变量；所述终端设备与所述信号转换模块通信连接，用于显示接收到的电信号的所述第一应变量和电信号所述第二应变量。2.根据权利要求1所述的隧道监测装置，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述信号转换模块通信连接，用于处理电信号的所述第一应变量后获得第一形变量，处理电信号的所述第二应变量后获得第二形变量；所述终端设备与所述数据处理模块通信连接，用于显示接收的所述第一形变量和所述第二形变量。3.根据权利要求2所述的隧道监测装置，其特征在于，所述第一光纤光栅组包括第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅与所述第二光纤光栅沿所述第一方向一一对应地设置于所述敏感件的第一侧与第二侧，所述第一光纤光栅随所述第一侧的应变产生第一中心波长漂移量，所述第二光纤光栅随所述第二侧的应变产生第二中心波长漂移量；所述信号转换模块与所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅通信连接，用于接收并将所述第一中心波长漂移量和所述第二中心波长漂移量信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑顺潮，周万欢，郭永兴，程阳，闫禹，李国红，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：