本发明专利技术涉及一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置。本发明专利技术的目的是提供一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，以简化整体结构、降低施工难度和成本，准确判断实际变形发生位置。本发明专利技术的技术方案是：布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于：它包括通过灌浆固结于钻孔内的布里渊光传感式连续多点位移计、通过传输光缆与该位移计连接的布里渊解调仪，以及通过信号线与该解调仪连接的数据分析计算机。本发明专利技术适用于水利水电及地质工程安全监测领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于布里渊分布式光纤传感技术的岩土体深部位移的检测装置，特别是一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，主要适用于水利水电及地质工程安全监测领域。
技术介绍
在边坡、地下洞室开挖和大型基础工程施工过程中，对岩土体深部位移的监测，一般采用基岩位移计、多点位移计等传感器，传感单元安装于孔口位置，连接不同长度的传递杆，测量不同深度锚固端相对孔口的位移量，并通过假定的深部不动点，换算各测点及孔口的变形。采用的传感器按传感方式分，常见的有差动电阻式、钢弦式、光栅式等。目前的测试仪器和方法，在使用中存在四个方面的问题一是受传感器数量的限制，通常最多只能测量4飞个点位置的位移，不足以判断实际变形发生的准确位置；二是需要数米甚至数十米长的传递杆来将深部的轴向变形量传至孔口，传递杆自身的热胀冷缩、扭曲、压杆稳定等问题，都可能导致测值失真；三是相对位移到绝对位移的换算中，需以最深部点的测值为基准，一旦该测点失效，则其它测点均无法进行计算；四是安装的测点较多时，传感杆也越多，则要求的钻孔孔径也越大，施工难度、成本均增大。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述存在的问题提供一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，以简化整体结构、降低施工难度和成本，准确判断实际变形发生位置。本专利技术所采用的技术方案是布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于它包括通过灌浆固结于钻孔内的布里渊光传感式连续多点位移计、通过传输光缆与该位移计连接的布里渊解调仪，以及通过信号线与该解调仪连接的数据分析计算机。所述位移计与布里渊解调仪之间设有用于切换测量线路的光开关，该光开关通过信号线与数据分析计算机连接。所述位移计包括PVC管架、布置于该管架上的应变传感光纤和温度传感光纤、分别位于该管架两端的回路盒和连接盒，所述应变传感光纤一端通过位于回路盒内的光纤熔接盘线与温度传感光纤一端连接，另一端通过位于连接盒内的光纤熔接盘线与温度传感光纤另一端连接，形成一闭合回路，位于连接盒内的光纤熔接盘线连接有一根伸至外部的传输光缆。所述应变传感光纤包括相互间隔布置的一组纤芯和一组凯夫拉纤维，以及布置于纤芯和凯夫拉纤维外的护套，该护套外同轴布置一组间隔均匀的环肋。所述护套的横截面为四个半径均为1_的半圆依次首尾相接形成的花瓣状。所述纤芯为G. 625B型单模光纤，共四根，分别位于四个半圆的圆心处；所述环肋横截面形状与护套相同，且其宽度和高度均为0. 5mm。所述PVC管架包括中空管，以及每隔Im同轴布置于该中空管外的外套环，所述中空管和外套环之间设置支撑板。所述中空管外径为20mm ;外套环外径为50mm、宽0. 2m。所述连接盒外设有钢制保护罩。所述温度传感光纤采用普通的铠装松套通信光缆，纤芯数量为2 4芯；传输光缆采用8 16芯通信光缆；布里渊解调仪采用BOTDR或BOTDA类型的仪器。本专利技术的有益效果是本专利技术采用基于布里渊分布式光纤传感的连续多点位移计，以光时域或频域分析为基础，通过对光纤中的背向散射光进行解调，从而获取光纤沿线连续的温度和应变分布信息，对测孔中光纤沿线各位置的轴向应变量进行监测，测点间距最小至5 10cm，通过积分计算，可以得到各区段的相对变形量，并以深部不动点为基础计算绝对位移量，较之现有技术，不仅能够更加真实准确的判断出实际变形发生的位置，而且施工难度更小、成本更低；此外，本专利技术结构简单，技术先进、新颖，钻孔孔径小，安装简便，测值信息量大、可信度高，性能优于现有的传感器。应变传感光纤采用四圆弧的断面结构，并配有凯夫拉纤维，增强了光纤防扭、抗折的能力，确保敷设施工和灌浆过程中不易受损坏。应变传感光纤纤芯紧包，外层设置了环肋，能增强光纤和外部砂浆柱体的接合面积，提高摩阻力，促进光纤与被测体同步变形。采用这种应变传感光纤和专门设计的PVC管架制作的布里渊光传感式连续多点位移计，是一种全分布式的原位变形测量装置，相比传统的多点位移计在测点数量、准确性、可靠性方面都有较大的优势，中空管可做灌浆管或排气管，将传感器的安装和灌浆装置合为一体，施工也较简便。附图说明图1是本专利技术的结构图。图2是本专利技术中布里渊光传感连续多点位移计的结构图。图3是图2的A-A向剖面图。图4是图2的B-B向剖面图。图5是图2的C-C向剖面图。图6是图2的D-D向剖面图。图7是图2的E-E向剖面图。图8是本专利技术中应变传感光纤的结构图。图9是图8的A-A向剖面图。图10是图8的B-B向剖面图。图11是本专利技术应变和位移分布监测成果图。具体实施例方式如图1所示，本实施例包括布里渊光传感式连续多点位移计21、通过传输光缆与该位移计依次连接的光开关22和布里渊解调仪23，以及通过信号线与该解调仪连接的数据分析计算机24 ;其中布里渊光传感式连续多点位移计21安装于钻孔内，并通过灌浆进行封闭固结；光开关22用于切换测量线路；数据分析计算机24通过信号线与光开关22连接。其工作原理是布里渊光传感式连续多点位移计21检测到的光信号通过传输光缆经由光开关22引至布里渊解调仪23，测量结果实时上传至数据分析计算机24进行分析计算，同时数据分析计算机24可根据实际情况下达相关控制指令给布里渊解调仪23和光开关22。根据工程实际情况，布里渊解调仪23可采用BOTDR或BOTDA类型仪器。如图2-图7所示，所述布里渊光传感式连续多点位移计包括PVC管架11、布置于该管架上的应变传感光纤12和温度传感光纤13、分别位于该管架两端的回路盒14和连接盒15,以及一根传输光缆19 ;所述应变传感光纤12结构如下所述；温度传感光纤13米用普通的铠装松套通信光缆，纤芯数量为2 4芯；回路盒14外径38_、高0. 3m，用于收纳光纤熔接盘线18 ;连接盒15外径250mm、高0. 2cm，用于保护传感光纤和传输光缆19的连接部位，同时收纳光纤熔接盘线18 ;传输光缆19采用8 16芯通信光缆。所述应变传感光纤12 —端通过位于回路盒14内的光纤熔接盘线18与温度传感光纤13 —端连接，另一端通过位于连接盒15内的光纤熔接盘线18与温度传感光纤13另一端连接，形成一闭合回路；位于连接盒15内的光纤熔接盘线18与传输光缆19连接，以便将检测到的信息传输至外部进行分析计算。实际应用中，设有回路盒14的一端位于孔底，设有连接盒15的一端位于孔口处。所述PVC管架11包括中空管11-1，以及每隔Im同轴布置于该中空管外的外套环11-2，所述中空管11-1和外套环11-2之间设置支撑板11-3。所述中空管11-1外径20mm，由孔口延伸至距离孔底约0. 8m处，分段进行安装；外套环11-2外径50mm、宽0. 2m。所述连接盒15外设有钢制保护罩16，保护并引出传输光缆19。如图8_图10所不，本实施例应变传感光纤包括四根纤芯1(G. 625B型单模光纤)、四根凯夫拉纤维3(美国杜邦公司于上世纪60年代中期研制出的一种合成纤维，全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺纤维”)、布置于纤芯I和凯夫拉纤维3外的护套2，以及一组同轴布置于护套2表面、用于增大摩阻力的环肋4 ;本例中，护套2的横截面为四个半径均为Imm的半圆依次首尾相接形成的花瓣状，相邻两半圆的圆心间距约为1. 4mm ;四根纤芯I分别位于四个半圆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于：它包括通过灌浆固结于钻孔内的布里渊光传感式连续多点位移计（21）、通过传输光缆与该位移计连接的布里渊解调仪（23），以及通过信号线与该解调仪连接的数据分析计算机（24）。
【技术特征摘要】
1.一种布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于它包括通过灌浆固结于钻孔内的布里渊光传感式连续多点位移计(21)、通过传输光缆与该位移计连接的布里渊解调仪(23)，以及通过信号线与该解调仪连接的数据分析计算机(24)。2.根据权利要求1所述的布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于所述位移计(21)与布里渊解调仪(23)之间设有用于切换测量线路的光开关(22)，该光开关通过信号线与数据分析计算机(24)连接。3.根据权利要求1或2所述的布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于所述位移计(21)包括PVC管架(11)、布置于该管架上的应变传感光纤(12)和温度传感光纤(13)、分别位于该管架两端的回路盒(14)和连接盒(15)，所述应变传感光纤(12)—端通过位于回路盒(14)内的光纤熔接盘线(18)与温度传感光纤(13) 一端连接，另一端通过位于连接盒(15)内的光纤熔接盘线(18)与温度传感光纤(13)另一端连接，形成一闭合回路，位于连接盒(15)内的光纤熔接盘线(18)连接有一根伸至外部的传输光缆(19)。4.根据权利要求3所述的布里渊光传感式连续多点位移计测量装置，其特征在于所述应变传感光纤(12)包括相互间隔布置的一组纤芯(I)和一组凯夫拉纤维(3)，以及布置于纤芯(I)和凯夫拉纤维(3)外的护套(2)，该护套外...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔何亮，王玉洁，朱锦杰，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，
类型：发明
国别省市：
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