CN110763198A - 光电复合测斜仪及测斜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光电复合测斜仪及测斜系统，该光电复合测斜仪包括：PVC管、柔性板、插头及密封盖，柔性板插入PVC管中，插头设置在所述PVC管的一端，密封盖设置在所述PVC管的另一端。柔性板沿其长度方向等间距交替设置有若干光纤光栅传感器和电阻传感器。有益效果：变形灵敏度高，测量精度高。不带电、体积小、重量轻、防水性能好且使用寿命长。该测斜系统包括：光分路器、解调仪、本地监控、上位服务器、远程终端、远程报警器及若干光电复合测斜仪。有益效果：可选择处理全光栅光纤传感器采集的数据，或者全电阻传感器采集的数据，或者同时处理光栅光纤传感器与电阻传感器采集的数据，使用灵活，可靠性高。

Description

光电复合测斜仪及测斜系统

技术领域

本发明涉及测斜工具的技术领域，特别涉及一种光电复合测斜仪及测斜系统。

背景技术

在工程实践及科学研究中，需对地面以下一定深度的岩土体或者工程结构物进行位移倾斜监测，一般采用测斜仪来观测土体内部位移。目前应用较多的监测仪器是基于微机电系统的测斜仪，包括便携式测斜仪和固定式测斜仪。便携式测斜仪操作简单，技术较成熟，但需要人工操作仪器完成测量，测试效率低，尤其是在工程条件恶劣、人工测量不便的高陡边坡，难以实现有效实时监测。固定式测斜仪可以实现边坡位移的连续、自动化测量。但现有固定式测斜仪使用刚性不同长度基底(多为0.5m、1m等)安装微机电传感器，配合安装导轮，进行级联插入测斜管中，再根据导轮间距以及测得角度进行累积积分，得出倾角变化，进行倾斜测量。由于每个测斜仪为刚性，两个级联刚性基底之间的角度变化依靠连接部件来传导，灵敏度较低，无法真实反映被测岩土等的实际变形情况，影响测量精度。且应用这种固定式测斜仪的系统只能接收并处理微机电传感器一种类型的检测数据，使用不够灵活，数据可靠性差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提供一种光电复合测斜仪及测斜系统，旨在解决现有固定式测斜仪无法真实反映被测岩土等的实际变形情况，影响测量精度，以及应用这种现有固定式测斜仪的系统使用不够灵活，数据可靠性差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的光电复合测斜仪包括：PVC管、柔性板、插头及密封盖，柔性板插入PVC管中，插头设置在PVC管的一端，密封盖设置在PVC管的另一端。柔性板与PVC管等长，柔性板沿其长度方向等间距交替设置有若干光纤光栅传感器和电阻传感器，若干光纤光栅传感器通过光纤线缆串联，若干电阻传感器通过458线缆串联。密封盖上设有通孔，光纤线缆与458线缆均穿过通孔与外部的测斜系统信号连接。

优选地，PVC管的内壁沿其长度方向设有至少一对卡槽，每对卡槽关于PVC管管口的中心对称，柔性板沿其中一对卡槽插入PVC管内。

优选地，柔性板为环氧板或酚醛板或碳纤板或电木板。

优选地，光纤光栅传感器与电阻传感器之间的间距为0.25m或0.5m或1m。

优选地，插头呈圆锥形。

优选地，密封盖上设有把手。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过采用一体式柔性板作为安装传感器的基底，变形灵敏度高，从而大大提高了测量精度。通过采用光纤光栅传感器作为检测元件，具有不带电、体积小、重量轻、防水性能好、检测精度高和使用寿命长等优点。现场安装前，光纤光栅传感器和电阻传感器可预先安装在柔性板上，柔性板可预先安装在PVC管内，从而使得现场安装该测斜仪更加方便。光纤光栅传感器和电阻传感器预先安装在柔性板上时，可灵活选择安装间距，以适应不同测量场合的精度要求。

本发明提出的测斜系统包括：光分路器、解调仪、本地监控、上位服务器、远程终端、远程报警器及若干光电复合测斜仪。若干光电复合测斜仪的光纤线缆与光分路器信号连接，光分路器与解调仪信号连接，解调仪与上位服务器信号连接，上位服务器与远程终端及远程报警器无线连接。若干光电复合测斜仪的458线缆直接与本地监控信号连接，本地监控与解调仪信号连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：该测斜系统在测试时，可灵活选择处理全光栅光纤传感器的测量数据，或者选择处理全电阻传感器的测量数据，或者选择综合处理光栅光纤传感器与电阻传感器的测量数据，使用灵活，数据可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明光电复合测斜仪一实施例的整体结构示意图；

图2为本发明光电复合测斜仪一实施例中PVC管的结构图；

图3为本发明光电复合测斜仪一实施例中柔性板插入PVC管后的结构图；

图4为本发明光电复合测斜仪一实施例中光栅光纤传感器、电阻传感器、柔性板及PVC管的安装结构示意图；

图5为图1中A处的放大图；

图6为本发明测斜系统一实施例的工作原理图；

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本发明提出一种光电复合测斜仪。

参照图1-3，图1为本发明光电复合测斜仪一实施例的整体结构示意图，图2为本发明光电复合测斜仪一实施例中PVC管的结构图，图3为本发明光电复合测斜仪一实施例中柔性板插入PVC管后的结构图。

如图1-3所示，在本发明实施例中，该光电复合测斜仪包括：PVC管100、柔性板200、插头300及密封盖400，柔性板200插入PVC管100中，插头300设置在PVC管100的一端，密封盖400设置在PVC管100的另一端。

PVC管100的内壁沿其长度方向设有两对卡槽110，每对卡槽110关于PVC管100管口的中心对称，柔性板200沿其中一对卡槽110插入PVC管100内。

如图4所示，柔性板200与PVC管100等长，柔性板200沿其长度方向等间距交替设置有若干光纤光栅传感器210和电阻传感器220，若干光纤光栅传感器210通过光纤线缆211串联，若干电阻传感器220通过458线缆221串联。具体地，在本实施例中，光纤光栅传感器210与电阻传感器220之间的间距为0.25m。

应当说明的是，在本发明的其它实施例中，光纤光栅传感器210与电阻传感器220之间的间距还可以根据实际情况选择0.5m或者1m或者其它适合的间距。

如图1和图5所示，插头300与密封盖400均通过自攻螺钉500固定在PVC管100的两端。为保证插头300及密封盖400与PVC管100通过自攻螺钉500连接时的稳定性，插头300与PVC管100连接处的周向上均布3颗自攻螺钉500，密封盖400与PVC管100连接处的周向上同样均布3颗自攻螺钉500。

应当说明的是，在本发明的其它实施例中，插头300及密封盖400与PVC管100还可以通过螺纹连接。

具体地，在本实施例中，为方便现场安装该测斜仪，插头300呈圆锥形，使用时，插头300先插入被测岩土体或者工程结构物内。

为方便使用后将该测斜仪从被测岩土体或者工程结构物内取出，密封盖400上设有把手410，使用时直接拉拔把手410即可将该测斜仪从被测岩土体或者工程结构物内拔出。

密封盖400上还设有通孔420，通孔420贯穿密封盖400及其把手410，光纤线缆211与458线缆221均穿过通孔420与外部的测斜系统信号连接。

作为本实施例的优选方案，在本实施例中，柔性板200采用环氧板。

应当说明的是，在本发明的其它实施例中，柔性板200还可以采用酚醛板或碳纤板或电木板。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：通过采用一体式柔性板200作为安装传感器的基底，变形灵敏度高，从而大大提高了测量精度。通过采用光纤光栅传感器210作为检测元件，具有不带电、体积小、重量轻、防水性能好、检测精度高和使用寿命长等优点。现场安装前，光纤光栅传感器210和电阻传感器220可预先安装在柔性板200上，柔性板200可预先安装在PVC管100内，从而使得现场安装该测斜仪更加方便。光纤光栅传感器210和电阻传感器220预先安装在柔性板200上时，可灵活选择安装间距，以适应不同测量场合的精度要求。

本发明还提出一种测斜系统。

参照图6，图6为本发明测斜系统一实施例的工作原理图。

如图6所示，在本发明实施例中，该测斜系统包括：光分路器1、解调仪2、本地监控3、上位服务器4、远程终端5、远程报警器6及若干光电复合测斜仪。

若干光电复合测斜仪的光纤线缆211与光分路器1信号连接，光分路器1与解调仪2信号连接，解调仪2与上位服务器4信号连接，上位服务器4与远程终端5及远程报警器6无线连接。若干光电复合测斜仪的458线缆221直接与本地监控3信号连接，本地监控3与解调仪2信号连接。

工作时，若干光电复合测斜仪均布在被测岩土体或者工程结构物内。每个光电复合测斜仪中，光纤光栅传感器210采集的测斜仪发生形变的数据，以光信号形式经光分路器1上传给解调仪2。解调仪2将光信号形式的数据转换成电信号形式的数据，然后再将该电信号形式的数据与该光电复合测斜仪的ID一起上传给本地监控3和上位服务器4。本地监控3和上位服务器4根据该电信号形式的数据分析出具体的形变值并进行保存，本地监控3显示分析出具体的形变值，方便现场用户查看具体的形变情况，并根据光电复合测斜仪的ID找到发生形变的位置。上位服务器4将分析出的具体的形变值无线传输给远程终端5和远程报警器6，远程终端5显示具体的形变值，方便远程用户查看具体的形变情况，并根据光电复合测斜仪的ID找到发生形变的位置。报警器根据接收到的具体的形变值判断是否报警，若该具体的形变值超出报警器预先设置的数值范围，则报警，反之，则不报警。

每个光电复合测斜仪中，电阻传感器220采集的测斜仪发生形变的数据和该光电复合测斜仪的ID直接传送给本地监控3。本地监控3接收该形变数据后，一方面分析出具体的形变值并进行保存后显示，方便现场用户查看具体的形变情况，并根据光电复合测斜仪的ID找到发生形变的位置。另一方面，将该形变数据经解调仪2上传给上位服务器4进行具体形变值的分析并保存。上位服务器4将分析出的具体的形变值无线传输给远程终端5和远程报警器6，远程终端5显示具体的形变值，方便远程用户查看具体的形变情况，并根据光电复合测斜仪的ID找到发生形变的位置。报警器根据接收到的具体的形变值判断是否报警，若该具体的形变值超出报警器预先设置的数值范围，则报警，反之，则不报警。

该测斜系统在使用时，可灵活选择处理全光栅光纤传感器210采集数据，或者选择处理全电阻传感器220采集的数据，或者选择同时处理光栅光纤传感器210与电阻传感器220采集的数据，使用灵活，数据可靠性高。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种光电复合测斜仪，其特征在于，包括：PVC管、柔性板、插头及密封盖，所述柔性板插入所述PVC管中，所述插头设置在所述PVC管的一端，所述密封盖设置在所述PVC管的另一端；所述柔性板与所述PVC管等长，所述柔性板沿其长度方向等间距交替设置有若干光纤光栅传感器和电阻传感器，若干所述光纤光栅传感器通过光纤线缆串联，若干所述电阻传感器通过458线缆串联；所述密封盖上设有通孔，所述光纤线缆与所述458线缆均穿过所述通孔与外部的测斜系统信号连接。

2.如权利要求1所述的光电复合测斜仪，其特征在于，所述PVC管的内壁沿其长度方向设有至少一对卡槽，每对卡槽关于所述PVC管管口的中心对称，所述柔性板沿其中一对卡槽插入所述PVC管内。

3.如权利要求1所述的光电复合测斜仪，其特征在于，所述柔性板为环氧板或酚醛板或碳纤板或电木板。

4.如权利要求1所述的光电复合测斜仪，其特征在于，所述光纤光栅传感器与所述电阻传感器之间的间距为0.25m或0.5m或1m。

5.如权利要求1所述的光电复合测斜仪，其特征在于，所述插头呈圆锥形。

6.如权利要求1-4任一项所述的光电复合测斜仪，其特征在于，所述密封盖上设有把手。

7.一种测斜系统，其特征在于，包括：光分路器、解调仪、本地监控、上位服务器、远程终端、远程报警器及若干光电复合测斜仪；若干所述光电复合测斜仪的光纤线缆与所述光分路器信号连接，所述光分路器与所述解调仪信号连接，所述解调仪与所述上位服务器信号连接，所述上位服务器与所述远程终端及所述远程报警器无线连接；若干所述光电复合测斜仪的458线缆直接与所述本地监控信号连接，所述本地监控与所述解调仪信号连接。

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