CN105021649A - 一种微距渗流监测传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微距渗流监测传感器，属于渗流监测技术领域。所述微距渗流监测传感器包括：芯棒；导线，缠绕在所述芯棒上；光纤缠绕在所述导线上；其中，所述导线均匀缠绕在所述芯棒上，所述导线采用局部加热方法对温度场扰动进行放大，再将所述光纤缠绕在所述导线上，从而构成光纤区；所述光纤区由干扰区及实测区构成；所述干扰区分布于所述实测区的两端；所述实测区内的光纤分布均匀；所述干扰区包括不均匀区，所述不均匀区内的光纤分布不均匀。本发明微距渗流监测传感器使渗流监测点距离在空间上密集，从而提高测量空间分辨率，能及时发现早期渗流及泄漏隐患。

Description

一种微距渗流监测传感器

技术领域

本发明涉及渗流监测技术领域，特别涉及一种微距渗流监测传感器。

背景技术

为缓解华北和西北地区水资源短缺的南水北调工程全长1300km余，由南向北截断了众多自西向东的天然河流，为此修建有众多的穿越建筑物，加上渠道本身的取水、溢水以及交通桥梁等穿堤结构，使得渠道大堤与结构物之间的绕渗与渗流问题突出。而众多的输油管网及排污管道，其接头部位的泄漏将对地下水造成严重污染，早期发现泄漏隐患是避灾的关键。

对于渗流的检测，现有技术大都只针对范围较广、流量较大的后期渗流。使用渗压计测渗流，有电子、光电式等，通过测水压间接分析是否有渗流出现，但不能测出流速、流量，对于影响范围小的早期渗流，渗压计则无能为力。廊道渗流水量收集系统通过收集渗出水量，除以时间、长度，得到平均渗流值，对于只有一个渗流点，平均后会严重偏离实际情况，并且不能发现早期渗流。墒情传感器只能测土壤是否饱和，并不能测出饱和后是否有渗流出现。

发明内容

本发明提供一种微距渗流监测传感器，解决了或部分解决了现有技术中不能及时发现早期渗流及泄漏隐患的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微距渗流监测传感器包括芯棒；导线，缠绕在所述芯棒上；光纤，缠绕在所述导线上；其中，所述导线均匀缠绕在所述芯棒上，所述导线采用局部加热方法对温度场扰动进行放大，再将所述光纤缠绕在所述导线上，从而构成光纤区；所述光纤区由干扰区及实测区构成；所述干扰区分布于所述实测区的两端；所述实测区内的光纤分布均匀；所述干扰区包括不均匀区，所述不均匀区内的光纤分布不均匀。

进一步地，在所述芯棒上还设置有用于标定所述实测区范围的标定点；所述标定点包括标定零点和标定终点；所述标定零点和标定终点之间的区域构成所述实测区。

进一步地，所述不均匀区的长度小于所述干扰区的长度。

进一步地，所述光纤区的长度小于所述芯棒的长度。

进一步地，所述芯棒为圆柱型。

进一步地，所述芯棒表面光滑。

进一步地，所述芯棒包括PVC管。

进一步地，所述导线包括加热导线。

进一步地，所述传感器的半径R大于12.5mm。

进一步地，所述传感器的长度为1m。

本发明提供的微距渗流监测传感器的导线均匀缠绕在芯棒上，导线采用局部加热方法对温度场扰动进行放大，再将光纤缠绕在所述导线上，从而构成光纤区，光纤区由干扰区及实测区构成，干扰区分布于实测区的两端，实测区内的光纤分布均匀，干扰区包括不均匀区，不均匀区内的光纤分布不均匀，利用光纤进行测温，使渗流监测点距离在空间上密集，从而提高测量空间分辨率，能及时发现渗流及泄漏隐患。

附图说明

图1为本发明实施例提供的微距渗流监测传感器的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供了一种微距渗流监测传感器包括：芯棒6、导线及光纤7。导线缠绕在芯棒6上。在芯棒上还设置有用于标定实测区3范围的标定点；标定点包括标定零点和标定终点；标定零点和标定终点之间的区域构成实测区3。不均匀区5的长度小于干扰区4的长度。光纤区2的长度小于芯棒6的长度。芯棒6为圆柱型。芯棒6表面光滑。芯棒6包括PVC管。导线包括加热导线。光纤7缠绕在导线上。传感器的半径R大于12.5mm。传感器的长度为1m。导线均匀缠绕在芯棒6上，导线采用局部加热方法对温度场扰动进行放大，再将光纤7缠绕在导线上，从而构成光纤区2；光纤区2由干扰区4及实测区3构成；干扰区4分布于实测区3的两端；实测区3内的光纤7分布均匀；干扰区4包括不均匀区5，不均匀区5内的光纤7分布不均匀。

为了更清楚介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。

导线均匀缠绕在芯棒6上。芯棒的材料应能满足下面要求：(1)表面光圆，使得缠绕均匀，保证空间精度；(2)熔点适宜，在加热时不会发生熔化或软化；(3)热胀冷缩现象不显著，避免尺寸变化使光纤松弛或者将光纤绷断；综合考虑上述因素及成本后，选择使用PVC管。选择使用PVC管的物理性质如下：无固定熔点，80～85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160～180℃开始转变为粘流态，开始软化的温度高于使用温度，可以应用；导热率(λ)为0.16W/(m·K)。保温材料一般是指导热系数小于或等于0.2W/(m·K)的材料，则PVC满足保温材料的条件，可以认为在测量时间内不会破坏温度场；热膨胀系数8×10^-5/K，热胀冷缩认为可以忽略；热容(c)0.9kJ/(kg·K)，对温度场影响认为可以忽略。光纤7均匀缠绕在导线上，构成光纤区2，光纤区2由干扰区4及实测区3构成，干扰区4分布于实测区3的两端，实测区3内的光纤7分布均匀，干扰区4包括不均匀区5，不均匀区5内的光纤7分布不均匀。微距渗流监测传感器半径的确定主要取决于光纤的弯曲曲率、激光脉冲强度的衰减，当R/2a>50时光纤内携带信息的激光脉冲强度会迅速衰减，其中R为微距渗流监测传感器半径，2a为光纤外径；若使用光纤外径2a为250um，故R>12.5mm。微距渗流监测传感器长度取决于早期渗流范围，由于是监测早期渗流，范围、流量较小，确定微距渗流监测传感器长度1m使渗流监测点距离在空间上密集，从而提高测量空间分辨率，能及时发现渗流及泄漏隐患。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种微距渗流监测传感器，其特征在于，包括：

芯棒(6)；

导线，缠绕在所述芯棒(6)上；

光纤(7)，缠绕在所述导线上；

其中，所述导线均匀缠绕在所述芯棒(6)上，所述导线采用局部加热方法对温度场扰动进行放大，再将所述光纤(7)缠绕在所述导线上，从而构成光纤区(2)；所述光纤区(2)由干扰区(4)及实测区(3)构成；所述干扰区(4)分布于所述实测区(3)的两端；所述实测区(3)内的光纤(7)分布均匀；所述干扰区(4)包括不均匀区(5)，所述不均匀区(5)内的光纤(7)分布不均匀。

2.根据权利要求1所述的微距渗流监测传感器，其特征在于，还包括：

在所述芯棒上还设置有用于标定所述实测区(3)范围的标定点；所述标定点包括标定零点和标定终点；所述标定零点和标定终点之间的区域构成所述实测区(3)。

3.根据权利要求1所述的微距渗流监测传感器，其特征在于，所述不均匀区(5)的长度小于所述干扰区(4)的长度。

4.根据权利要求1所述的微距渗流监测传感器，其特征在于，所述光纤区(2)的长度小于所述芯棒(6)的长度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述芯棒(6)为圆柱型。

6.根据权利要求1-4任一所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述芯棒(6)表面光滑。

7.根据权利要求1-4任一所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述芯棒(6)包括PVC管。

8.根据权利要求1-4任一所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述导线包括加热导线。

9.根据权利要求1-4任一所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述传感器的半径R大于12.5mm。

10.根据权利要求1-4任一所述的微距渗流监测传感器，其特征在于：

所述传感器的长度为1m。