CN111623812B - 一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 - Google Patents
一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111623812B CN111623812B CN202010595291.9A CN202010595291A CN111623812B CN 111623812 B CN111623812 B CN 111623812B CN 202010595291 A CN202010595291 A CN 202010595291A CN 111623812 B CN111623812 B CN 111623812B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- data
- fiber bragg
- bragg grating
- testing
- inclinometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 98
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000013522 software testing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 16
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 12
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 11
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/353—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35306—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement
- G01D5/35309—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer
- G01D5/35316—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using an interferometer arrangement using multiple waves interferometer using a Bragg gratings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
Abstract
本发明公开了一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法，测试装置包括水平测试组件、光纤光栅解调仪、数据采集与传输仪、光电转换模块、监测工作箱和客户端软件测试系统。本发明通过提前布设的测试管下放至所需的测试深度监测，监测工作箱内光纤光栅解调仪将对原始光纤监测数据进行处理，最终测得的光纤光栅数据以及传统测斜数据将汇总传输至数据采集仪，通过无线传输的方式将测斜数据发送至客户端软件测试系统，对土体水平位移、含水率、土压力进行动态监测以及滑动面预警。与现有技术相比，本发明灵敏度高、抗电磁干扰、自动化程度高，定量测得的土体参数多，对土体水平位移趋势的判断也更为准确，实现了土体场的全方位监测。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程领域中的水平测试装置，尤其涉及一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法。
背景技术
在岩土工程建设中，由于工程实践的复杂性与现场情况的多变性，往往需要对岩土体进行深层水平位移监测，从而获取实时的水平位移信息，预防大规模工程事故的发生，然而由于例如基坑、边坡的岩土工程监测深度较深，很难直接进行测量，因此测斜仪应运而生。
传统的测斜仪分为活动式测斜仪和固定式测斜仪。活动式测斜仪需要将测斜传感器沿着测斜导管由承重电缆下放，每隔一段距离测量一次数据，从而得到测斜管的位移数据。这种测斜方式操作繁琐，每测量一个深度的数据，都要进行读数记录，效率低，且操作人员的经验与熟练度也会影响数据的准确性。
固定式测斜仪由一定数量的测斜传感器组成，也是由测斜管导槽下放，传感器固定在测斜管内。但是固定式测斜仪由于受传感器数量的限制，只能测量一定深度处的水平位移，不能全面反映整体测量深度内唯一的变化，且机械结构笨重。
以上两种传统的测斜仪器受限于测量原理，所得到的水平位移变化误差大，且只能测得单一的水平位移数据，无法测得土体其他参数，很难准确得到大变形以及危险滑动面的位置。
发明内容
发明目的：针对传统测斜仪在测量土体深层水平位移时的不足之处，本发明提出一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法，通过FBG光纤技术弥补传统测斜仪测量过程繁琐、测量误差大、参数单一的技术缺陷。
技术方案：本发明基于光纤光栅的水平测试装置，包括水平测试组件、光纤光栅解调仪、数据采集与传输仪、光电转换模块、监测工作箱和客户端软件测试系统；
水平测试组件包括多个水平测试单元，水平测试单元包括测试管，测试管内有多个由光电缆串联的测斜仪；
测试管上设有FBG土压力计和FBG水分场传感器；
测斜仪内铺设有光纤光栅应变传感器、光纤光栅测温传感器和加速度敏感元件；测斜仪底部设有红外测距仪；
客户端软件测试系统包括数据导入模块、数据分析处理模块以及图表输出模块；数据导入模块将初始数据导入软件测试系统；数据分析处理模块对测得的数据处理；图表输出模块将处理后的数据以图表形式输出；客户端软件测试系统判断土体的运动趋势并预警危险滑动面的位置。
测斜仪内壁设有舱体，光纤光栅应变传感器和光纤光栅测温传感器封装在舱体内。
测斜仪两侧设有导轮；测试管内开设有导向槽，导轮在导向槽内滑动。
测试管侧壁开设有第一坑槽和第二坑槽，水分场传感器埋设在第一坑槽内，土压力计埋设在第二坑槽内。
本发明基于光纤光栅的水平测试方法，采用基于光纤光栅的水平测试装置进行测试，该测试方法包括以下步骤：
(1)在预设的测量点成孔，将测试管埋入该成孔中时，FBG土压力计和FBG水分场传感器与土体之间填充捣实，然后用管盖将测试管密封；
(2)对光纤光栅应变传感器、光纤光栅测温传感器、土压力计和水分场传感器在测试之前进行标定试验；确定应变、温度与波长漂移量之间的线性关系；建立土压力传感器读数值与压力值的线性关系；通过水分场传感器确定土的含水率与温度特征值之间的线性标定值；对加速度敏感元件检验校正；
(3)通过测试管的导向槽下放测斜仪，根据测斜仪下方的红外测距仪确定是否到达指定深度；
(4)在测斜仪安装完成后，利用钢丝绳穿过吊扣，将测斜仪吊挂在洞口的托架上，托架中心开孔引出光电缆；
(5)将光电缆与测试管连接至监测工作箱，监测工作箱由光电转换模块提供能源；光纤光栅的测量数据经过光纤光栅解调仪传输至数据采集与传输仪，加速度敏感元件的倾斜角数据将直接传输至数据采集与传输仪；
(6)监测数据测量完成后数据将上传至网络数据库，客户端软件测试系统将直接根据加速度敏感元件的测量数据绘制出水平位移随深度变化的曲线，由光纤光栅应变传感器的测量数据在进行温度补偿后系统将分别绘制出应变随深度变化的折线图、土体一维含水率分布图、土压力图；并综合多种不同的测试方式，判断土体的运动趋势、预警危险滑动面的位置。
步骤(1)中，所述测试管的导槽的方向沿着土体最大位移方向埋设。
步骤(2)中，通过等强度梁法与水浴法分别确定应变、温度与波长漂移量之间的线性关系。
步骤(6)中，数据分析处理模块将加速度敏感元件测得的倾角数据乘以测量段的距离并累计相加可得到水平位移；数据分析处理模块将光纤光栅测量的数据进行去噪、平滑后转化为应变、温度、压力数据。
图表输出模块将根据处理分析后的数据分别绘制出横坐标为水平位移、纵坐标为深度的水平位移随深度变化折线图；横坐标为应变、纵坐标为深度的应变随深度变化折线图；横坐标为含水率、土压力，纵坐标为深度的土体一维含水率分布图与土压力图。
工作原理：光纤布拉格光栅(FiberBragg Grating，简称FBG)传感器是一种波长调制型光纤传感器，它分辨率高、抗电磁干扰、抗腐蚀、信号传输效率高，它利用材料的光敏性，感知环境的应变、温度的变化，可广泛应用于各个领域。
本发明将FBG光纤布拉格光栅技术与传统测斜技术相结合应用到工程测斜领域。光纤布拉格光栅的主要原理是利用光纤材料的光敏性，在纤芯内形成折射率的周期变化，使得光的传播行为发生改变。当光纤光栅传感器所在环境的受力或者温度状态发生改变时，光栅的周期以及光纤的折射率就会发生改变，从而引起布拉格反射光中心波长产生漂移，再通过标定计算可得到应变、温度、压力等与波长漂移量之间的关系。利用FBG光纤布拉格光栅技术的高灵敏度、高精度测试，能更加准确监测土体的水平位移、土压力、含水率参数，从而更加准确预测基坑、边坡等工程的危险滑动面位置。
本发明通过提前布设的测试管下放至所需的测试深度监测，监测工作箱内光纤光栅解调仪将对原始光纤监测数据进行处理，最终测得的光纤光栅数据以及传统测斜数据将汇总传输至数据采集仪，通过无线传输的方式将测斜数据发送至客户端软件测试系统，对土体水平位移、含水率、土压力进行动态监测以及危险滑动面预警。
传统测斜部分原理是利用仪器内的敏感元件测试出测试段内倾角θi的变化，进而求出不同深度段L处水平位移的增量，即di＝Lsinθi，再由底部逐段累加，由此得到不同高程的水平位移。
有益效果：与现有的水平测试装置相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明灵敏度高、抗电磁干扰、自动化程度高，定量测得的土体参数多，对土体水平位移趋势的判断也更为准确，既能够满足传统测斜的要求，亦能测得土体应力、含水率及其他参数，提高了预测危险滑动面的准确性，实现了对土体场的全方位监测和远端实时测量。
(2)通过红外测距仪能将测量装置精确下放至指定深度，确定测量深度范围，提高了测斜数据以及滑动面位置判断的精度；操作简单、测量精度高、便于进行远端动态监测。
(3)本发明在满足监测深部岩土体水平位移的同时，利用光纤光栅技术对土体的水平位移、含水率及温度进行了全方位监测，提高了对潜在危险滑动面的预测精度。
附图说明
图1为本发明水平测试装置结构示意图；
图2为本发明测斜仪结构示意图；
图3为本发明测试管主视图；
图4为本发明测试管截面图；
图5为本发明水平测试装置底部结构示意图；
图6为本发明水平测试装置顶部结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明光纤光栅水平测试装置包括水平测试组件、光纤光栅解调仪、数据采集与传输仪7、光电转换模块5、监测工作箱6和客户端软件测试系统10。
该水平测试组件包括多个水平测试单元，水平测试单元包括测试管2，测试管内有多个由光电缆17串联的测斜仪1。
本发明基于光纤光栅的水平测试装置的具体结构为：
如图2所示，光纤光栅应变传感器11和光纤光栅测温传感器12为串联式密集型光纤光栅，它们用夹持构件和环氧树脂加固后封装在固定式测斜仪1内部的金属长方形舱体14中，外部是传统的加速度敏感元件15。测斜仪两侧是定向导轮13。光纤光栅测温传感器起到温度补偿的作用。
固定式测斜仪1内还有加速度敏感元件15，测斜仪两侧布有多组导轮13。固定式测斜仪上下两端是金属旋转塞头19。金属旋转塞头19上留有允许光电缆17通过的穿孔，并且上面还留有允许绳索挂接的吊扣18，可在金属软管3承重失效或者串接测斜仪1过多时辅助测斜仪器串接受力。
光纤光栅应变传感器11、光纤光栅测温传感器12、FBG土压力计24和水分场FBG传感器25在测试开始之需要进行标定试验，确定波长漂移量与应变、温度、压力之间的关系。水分场FBG传感器25则需要确定土的含水率与温度特征值之间的标定值。
如图3、图4所示，水分场FBG传感器25埋设在测试管2一侧的第一坑槽23中，FBG土压力计24埋设在测试管2一侧的第二坑槽22中，用环氧树脂进行固定。测试管内侧设置有一组导向凹槽21。水分场FBG传感器25将通入电源进行加热。其中，FBG土压力计24的圆形坑槽直径按照压力计直径的1.2倍开设。
如图5所示，最底端的固定式测斜仪1的底部设置有锥形橡胶缓冲垫32，锥形橡胶缓冲垫23内部设置有红外测距仪33，橡胶缓冲垫中心留有小孔透射出测距红外线。测斜仪1底端距离测试管底的距离实时测量，通过数据采集与传输仪7反馈给客户端软件测试系统10。
如图6所示，光电缆17和多个固定式测斜仪1串接，通过提前布设的测试管2下放至所需的测试深度进行监测，对测斜仪1底端距离测试管2底部的距离进行实时测量，测斜仪监测数据与测试管上的传感器数据将传输至位于地面的监测工作箱6。监测工作箱6由光电转换模块5吸收太阳能提供必要工作能源，监测工作箱6内的光纤光栅解调仪将对原始光纤监测数据进行处理后，固定式测斜仪1和测试管2所测得的数据传输至数据采集与传输仪7，最终数据将上传至由客户端软件测试系统10进行动态监测以及危险滑动面4预警。
金属软管3对光电缆进行保护，并协助光电缆承重受力。金属软管3两端的金属软管接头31与螺纹外接头16旋转扭固，实现固定式测斜仪的连接。金属旋转塞头19上留有允许光电缆线通过的穿孔，并且上面还留有允许绳索挂接的吊扣18，可在金属软管3承重失效或者串接测斜仪过多时，辅助测斜仪器串接受力。
光纤光栅解调仪8为用于连接水分场FBG传感器的加热型光纤光栅解调仪，水分场FBG传感器将通入电源进行加热，由于水分场的存在会引起传感器的热量耗散，因此通过监测温度的变化就可对土中的含水率进行测量。
本发明基于光纤光栅的水平测试装置的具体测试方法包含以下步骤：
(1)在预设的观测点成孔，进行测试管2的埋设，测试管与测试管之间采用连接管和螺丝固定。导槽21的方向应沿着土体最大位移方向。将测试管2依次放入成孔中，直至孔口，引出跳线。埋入土体后FBG土压力计24、水分场FBG传感器25与土体之间采用细砂土填充捣实，不能留有缝隙，保证土压力值初值大于埋设之前的值。安装完成后需要用管盖将测试管2密封，防止异物掉落影响监测。
(2)固定式测斜仪1与测试管光纤光栅传感器的数量根据现场的情况进行调整。光纤光栅应变传感器11、光纤光栅测温传感器12、FBG土压力计24、水分场FBG传感器25在测试开始之需要进行标定试验。通过等强度梁法与水浴法分别确定应变、温度与波长漂移量之间的线性关系，因为温度、应变的改变都能引起布拉格反射光中心波长λB的变化；FBG土压力传感器需要建立传感器读数值与压力值的线性关系；通过水分场FBG传感器25确定土的含水率与温度特征值之间的线性标定值；对加速度敏感元件15进行检验校正。
(3)测试管2安装完成、固定式测斜仪1进行标定之后便可进行下放，固定式测斜仪1借助两侧的定向导轮13沿着所需测量方向的测斜管导向槽21缓慢下降。根据底部测斜仪下方的红外测距仪33测得距离孔底的距离来确定是否到达指定深度，操作人员通过客户端软件测试系统10实时查看深度信息。
(4)固定式测斜仪1安装完成后，利用钢丝绳穿过吊扣18，将串联的固定式测斜仪1吊挂在洞口的金属托架20上，金属托架20中心开孔引出光电缆17。
(5)将光电缆17跳线和测试管2引出的跳线连接至监测工作箱5，监测工作箱6设置在测点附近，安装点需用水泥浇平，监测工作箱6由光电转换模块5提供工作能源。光纤光栅的测量数据将经过第一光纤光栅解调仪8、第二光纤光栅解调仪9传输至数据采集与传输仪7，加速度敏感元件15所测量的倾斜角数据将直接传输至数据采集与传输仪7。
(6)在正式测量开始之前需要检查各个传感器是否正常工作，并且系统将自动记录初始值。
(7)监测数据测量完成后将上传至网络的数据库，该数据库可将固定时间段内监测数据自动保存，监测最终结果可通过客户端软件测试系统10进行查看。客户端软件测试系统将直接根据加速度敏感元件15的测量数据绘制出水平位移随深度变化的曲线，由光线光栅应变传感器11的测量数据在进行温度补偿后系统将分别绘制出应变随深度变化的折线图、土体一维含水率分布图、土压力图；并综合多种不同的测试方式，判断土体的运动趋势、预警危险滑动面4的位置。
该客户端软件测试系统10包括数据导入模块、数据分析处理模块以及图表输出模块。数据导入模块将初始数据导入系统。数据分析处理模块把加速度敏感元件15测得的倾角数据乘上测量段的距离并累计相加可得到水平位移；对于光纤光栅测量的数据，数据分析处理模块将其进行去噪、平滑后转化为具体的应变、温度、压力数据。图表输出模块将根据处理分析后的数据分别绘制出横坐标为水平位移、纵坐标为深度的水平位移随深度变化折线图；横坐标为应变、纵坐标为深度的应变随深度变化折线图；横坐标为含水率、土压力，纵坐标为深度的土体一维含水率分布图与土压力图。
在采用光纤光栅进行测试时，当应变值在某深度出现大于400με的突变增量，且该深度处以上的水平位移值明显大于该深度以下的水平位移值时，则说明此深度存在危险滑动面，因此，初步判断在应变增量大于400με的深度为危险滑动面，然后利用水平位移加以核实该深度处是否有较大位移增量，含水率与土压力值则作为辅助数据。满足以上的条件后，系统将判断与指出该危险滑动面4的深度。
Claims (2)
1.一种基于光纤光栅的水平测试装置，其特征在于：包括水平测试组件、光纤光栅解调仪、数据采集与传输仪(7)、光电转换模块(5)、监测工作箱(6)和客户端软件测试系统(10)；
所述水平测试组件包括多个水平测试单元，所述水平测试单元包括测试管(2)，所述测试管内有多个由光电缆(17)串联的测斜仪(1)；
所述测试管上设有FBG土压力计(24)和FBG水分场传感器(25)；
所述测斜仪内铺设有光纤光栅应变传感器(11)、光纤光栅测温传感器(12)和加速度敏感元件(15)；所述测斜仪底部设有红外测距仪；
所述客户端软件测试系统包括数据导入模块、数据分析处理模块以及图表输出模块；所述数据导入模块将初始数据导入所述软件测试系统；所述数据分析处理模块对测得的数据处理，具体为，所述数据分析处理模块将加速度敏感元件测得的倾角数据乘以测量段的距离并累计相加得到水平位移；所述数据分析处理模块将光纤光栅测量的数据进行去噪、平滑后转化为应变、温度、压力数据，所述图表输出模块将处理后的数据以图表形式输出，具体为，所述图表输出模块将根据处理分析后的数据分别绘制出横坐标为水平位移、纵坐标为深度的水平位移随深度变化折线图；横坐标为应变、纵坐标为深度的应变随深度变化折线图；以及横坐标为含水率、土压力，纵坐标为深度的土体一维含水率分布图与土压力图；所述客户端软件测试系统判断土体的运动趋势并预警危险滑动面的位置；
所述测斜仪内壁设有舱体(14)，所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅测温传感器封装在舱体内；
所述测斜仪两侧设有导轮(13)；所述测试管内开设有导向槽(21)，所述导轮在导向槽内滑动；
所述测试管侧壁开设有第一坑槽(23)和第二坑槽(22)，所述水分场传感器埋设在第一坑槽内，所述土压力计埋设在第二坑槽内；
所述测斜仪还包括塞头(19)，所述塞头上设有吊扣(18)。
2.一种基于光纤光栅的水平测试方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的基于光纤光栅的水平测试装置，所述测试方法包括以下步骤：
(1)在预设的测量点成孔，将测试管埋入该成孔中，所述测试管的导槽的方向沿着土体最大位移方向埋设，FBG土压力计和FBG水分场传感器与土体之间填充捣实，然后用管盖将测试管密封；
(2)对光纤光栅应变传感器、光纤光栅测温传感器、土压力计和水分场传感器在测试之前进行标定试验；通过等强度梁法确定应变与波长漂移量之间的线性关系，通过水浴法，确定温度与波长漂移量之间的线性关系；建立土压力传感器读数值与压力值的线性关系；通过水分场传感器确定土的含水率与温度特征值之间的线性标定值；对加速度敏感元件检验校正；
(3)通过测试管的导向槽下放测斜仪，根据测斜仪下方的红外测距仪确定是否到达指定深度；
(4)在测斜仪安装完成后，利用钢丝绳穿过吊扣(18)，将测斜仪吊挂在洞口的托架(20)上，托架中心开孔引出光电缆(17)；
(5)将光电缆(17)与测试管(2)连接至监测工作箱(6)，监测工作箱(6)由光电转换模块(5)提供能源；光纤光栅的测量数据经过光纤光栅解调仪传输至数据采集与传输仪(7)，加速度敏感元件(15)的倾斜角数据将直接传输至数据采集与传输仪(7)；
(6)监测数据测量完成后数据将上传至网络数据库，客户端软件测试系统将直接根据加速度敏感元件(15)的测量数据绘制出水平位移随深度变化的曲线，由光线光栅应变传感器(11)的测量数据在进行温度补偿后系统将分别绘制出应变随深度变化的折线图、土体一维含水率分布图、土压力图；并综合多种不同的测试方式，判断土体的运动趋势、预警危险滑动面(4)的位置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010595291.9A CN111623812B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010595291.9A CN111623812B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111623812A CN111623812A (zh) | 2020-09-04 |
| CN111623812B true CN111623812B (zh) | 2021-08-10 |
Family
ID=72270557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010595291.9A Active CN111623812B (zh) | 2020-06-28 | 2020-06-28 | 一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111623812B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112432604B (zh) * | 2020-10-30 | 2022-05-24 | 西安近代化学研究所 | 一种推进剂药柱缠绕包覆用旋转动态应变测试系统及方法 |
| CN112504337B (zh) * | 2020-11-30 | 2022-05-13 | 同济大学 | 一种基于光栅光纤监测的软土降水与回灌模型试验装置 |
| CN112393686A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-02-23 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种基于光频域反射技术的深部岩土体光纤测斜系统 |
| CN113406007B (zh) * | 2021-06-16 | 2022-07-12 | 南京大学 | 一种基于热脉冲全同弱光纤光栅阵列的土壤含水率智能监测系统及原位标定方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101667327B (zh) * | 2008-09-03 | 2011-08-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 管道滑坡深部位移监测预警方法和系统及系统的构建方法 |
| CN201378044Y (zh) * | 2009-04-02 | 2010-01-06 | 河海大学 | 一种水平位移监测仪 |
| CN201637396U (zh) * | 2010-01-15 | 2010-11-17 | 河海大学 | 一种结构与土相对位移的测量装置 |
| CN106320390B (zh) * | 2016-07-28 | 2019-01-11 | 河海大学 | 一种垂直护岸板桩桩身变形分布式监测方法 |
| CN109887240A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-14 | 福州大学 | 一种基于人工智能的滑坡灾害安全监测与预警方法 |
| CN110763198A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-07 | 深圳中科传感科技有限公司 | 光电复合测斜仪及测斜系统 |
-
2020
- 2020-06-28 CN CN202010595291.9A patent/CN111623812B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111623812A (zh) | 2020-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111623812B (zh) | 一种基于光纤光栅的水平测试装置及测试方法 | |
| CN111764368A (zh) | 一种基于ofdr光纤传感的水平测试系统及方法 | |
| CN106767476B (zh) | 一种基于全光纤传感网络的边坡稳定性监测和滑坡预警预报方法 | |
| CN108279037B (zh) | 一种地铁轨道结构实时监测系统的布置方法 | |
| CN106959302B (zh) | 一种基于低相干干涉技术的桩体完整性检测系统及方法 | |
| CN109469125B (zh) | 一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置及其检测方法 | |
| CN105865365A (zh) | 土体变形分布式光纤监测标定与试验方法及其装置 | |
| CN209483400U (zh) | 一种智能型注浆锚索 | |
| CN109141271B (zh) | 多点式光纤光栅孔底应变计 | |
| CN103821507A (zh) | 立井井壁变形分布式光纤检测方法 | |
| CN110749304A (zh) | 基于弱光栅的变电站地面沉降监测装置及方法 | |
| CN109763850A (zh) | 一种智能型注浆锚索及其检测方法 | |
| CN105157999B (zh) | 基于分布式光纤传感技术桩完整性和横向位移的评估方法 | |
| CN111156916A (zh) | 一种分布式光纤应变测量系统及其使用方法 | |
| CN105890829A (zh) | 一种对比隧道测力锁脚锚管测试性能的装置及测试方法 | |
| CN110360984B (zh) | 一种地表沉降的大范围分布式监测系统及方法 | |
| KR20100033056A (ko) | 다측점 길이 변형량 측정 장치 및 그 방법 | |
| CN113026829B (zh) | 基于密集分布式光纤光栅温度传感技术的灌注桩完整性检测装置及方法 | |
| CN111457889B (zh) | 一种光纤静力水准监测地铁隧道沉降的方法 | |
| CN210833509U (zh) | 基于弱光栅的变电站地面沉降监测装置 | |
| CN110345909B (zh) | 一种全自动机械式智能分层沉降仪 | |
| CN203083529U (zh) | 布里渊光传感式连续多点位移计测量装置 | |
| CN113774967B (zh) | 一种基于光纤光栅测温的灌注桩完整性检测装置及方法 | |
| CN205748363U (zh) | 一种分布式光纤光栅测斜装置 | |
| CN209798848U (zh) | 一种光纤光栅传感检测的桩基荷载试验装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |