CN202853737U - 埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置 - Google Patents

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苟武侯
常洋
李刚
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Abstract

本实用新型公开了一种埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，包括手推平板车、测试台架、导管和冲击球，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述手推平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过。本实用新型解决了现有标定方法或冲击测试装置不适于标定埋地分布式光纤振动监测系统的问题，具有冲击能量可控、重复性好、移动方便，适合在各种户外条件下使用的优点。

Description

埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置
技术领域
本实用新型涉及一种冲击标定装置，尤其涉及一种用于标定埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置。 
背景技术
埋地分布式光纤振动监测系统以光缆作为传感器件，用于探测作用于光缆以及光缆附近的各种行为引起的振动（如人员行走、车辆经过、挖掘破坏等）。在实际应用中，受埋设方式、光缆长度、土壤条件等不确定因素影响，系统的灵敏度存在差异，以往是通过模拟各种行为产生振动源的方式检验系统灵敏度，但是这样的方式重复性差、不能量化。因此需要一个具有较好重复性、冲击能量可控的装置，对埋地分布式光纤振动监测系统的灵敏度进行标定。 
目前，市场上还没有专用于埋地分布式光纤振动监测系统冲击标定的装置，现有的冲击测试装置均用于测量材料表面的耐冲击强度，按照冲击类型分类，主要有弹簧冲击装置、落球（锤）冲击装置、液压冲击装置，这些装置的优点是能够产生重复性较好的冲击，但它们都需要固定于试验台，并且产生的冲击能量有限，难以应用于户外标定埋地分布式光纤振动监测系统。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种重复性好、冲击能量可控的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，以解决现有标定方法或冲击测试装置不适于标定埋地分布式光纤振动监测系统的问题。 
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案： 
一种埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，包括手推平板车、测 试台架、导管和冲击球，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述手推平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过。 
优选地，所述埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置还包括活动操作杆和设置在所述测试台架上的高度调节部件，所述活动操作杆水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆距地面的高度，所述导管上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆的一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管内的冲击球停留其上或自由跌落。 
优选地，所述高度调节部件包括支撑杆、调节螺栓和调节板，所述支撑杆水平设置在所述测试台架上，所述调节螺栓竖直旋合在所述支撑杆上的螺纹孔内，所述调节板套设在所述导管上，并支撑在所述调节螺栓上，所述活动操作杆水平铰接在所述调节板上。 
优选地，所述冲击球的直径为15㎝。 
优选地，所述冲击球为由橡胶表皮和内部填充物构成的实心圆球。 
优选地，所述内部填充物为沙子。 
优选地，所述冲击球的重量为7㎏。 
本实用新型的工作原理为：采用冲击球自由落体的方式产生冲击能量，将人为模拟的主动随机冲击量化为标准冲击，从而为埋地分布式光纤振动监测系统在不同应用条件下的灵敏度评价提供客观依据。 
冲击球置于垂直于地面的导管中，由一个活动操作杆支撑，转动活动操作杆后，冲击球失去支撑，以自由落体的方式跌落于埋设光缆的地面上，完成一次冲击。 
所述活动操作杆水平铰接在一个用于调节其距地面的高度的高度调节部件上，调节活动操作杆距地面的高度或/和冲击球的重量可以调节冲击球的重力势能。由于活动操作杆的支撑，冲击球跌落前处于静止状态，初始动能为零，因此，冲击球落地的冲击能量与冲击球的质量和活动操作杆距地面的高度成正比。 
本实用新型的有益效果为：冲击能量可控、重复性好、移动方便，适合在各种户外条件下使用。 
附图说明
图1是本实用新型实施例埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置的立体结构示意图； 
图2是图1所示的冲击标定装置的主视图； 
图3是图1所示的冲击标定装置的俯视图； 
图4是采用本实用新型标定埋地分布式光纤振动监测系统的示意图； 
图5是图4一组测试记录的电压趋势图。 
表1是图4测试的光路路径表。 
图中：1、手推平板车；2、测试台架；3、导管；4、活动操作杆；5、支撑杆；6、调节螺栓；7、调节板；8、3×3耦合器；9、反馈延时回路。 
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。 
如图1～3所示，本实用新型实施例的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，包括手推平板车1、测试台架2、导管3和冲击球，所述测试台架1固定在所述手推平板车1上，所述导管3竖直设置在所述测试台架2上，所述手推平板车1上与所述导管3竖直相对的区域为通孔，所述导管3和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过。 
进一步地，上述埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置还包括活动操作杆4和设置在所述测试台架2上的高度调节部件，所述活动操作杆4水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆4距地面的高度，所述导管3上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆4的一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管3内的冲击球停留其上或自由跌落。 
所述高度调节部件包括两支撑杆5、两调节螺栓6和一调节板7，所述两支撑杆5水平且对称地设置在所述测试台架2上，所述两调节螺栓6分别竖直旋合在所述两支撑杆5上的螺纹孔内，所述调节板7套设在所述导管3及测试台架2上，并支撑在所述两调节螺栓6上，所述活动操作杆4水平铰接在所述调节板7上。 
通过支撑杆5上的调节螺栓6，可控制调节板7的高度h，再配合冲击球，就可以产生不同大小的冲击能量。 
所述冲击球为直径15cm的实心圆球，外表皮采用橡胶，内部根据需要填充沙子或其他填充物，通常重量为7Kg。 
应用本实用新型进行标定的埋地分布式光纤振动监测系统采用干涉式光纤传感技术设计而成，其利用光缆感应所检测物理场，如温度、压力或振动等，并由此发生导光相位延迟，也即相位的改变，从而引起输出光强度的改变，进而得知待测物理场的变化。 
如图4所示，入射光源是超辐射发光二极管(SLD)光源，3×3耦合器8以品字形排列，反馈延时回路9是一段延时为τ的光纤延时线，D是扰动源或扰动点(即扰动信号的位置，可为光缆上的任意位置)，反射端f是镜面反射端(可采用法拉第旋转镜或者在光纤端头镀反射膜，反射率约75％)，PIN是光电二极管，信 号处理系统是包含数据采集卡、计算机、数据处理程序在内的整套系统。 
只有形成干涉的光才能够携带扰动点D的相位信息，根据3×3耦合器分光比为1：1：1的特点，确定光路路径如表1所示。 
表1 
Figure DEST_PATH_GDA00002743782300051
由图1和表1可知，入射光经反射被光电二极管接收，最强的一路光路为b-e-f-e-c，且没有与其光程相近的另一路光，所以，这一路光的作用只是增大直路部分的光强，并不会影响最终结果；而同为3次经过耦合器因而光振幅相同、且光程相近的b-d-a-e-f-c和b-e-f-e-a-d-c两路光线，后者比前者在受到扰动的时间上延时了τ，二者可形成干涉，并且其相干光携带了扰动点D的扰动信息；至于其他光路的光线，则都需要4次以上经过耦合器，其中虽存在可以相互干涉的成对的光，但其强度很弱，因而可以忽略不计。 
所述信号处理系统实时采集并记录扰动转换成的电压值，系统采样频率1Hz，每组测试重复5次，其记录的电压趋势如图5所示。假定一次冲击过程中的最大电压值表示该次冲击的响应值，取5次测试的平均值作为该测试点的系统响应值。这种多次重复的操作方式，可以有效地消除测试过程中的粗大误差。此外，对比光缆上不同测试点系统响应值的大小，还可以得到系统响应灵敏度的分布情况。 
本实用新型解决了现有标定方法或冲击测试装置不适于标定埋地分布式光 纤振动监测系统的问题，具有冲击能量可控、重复性好、移动方便，适合在各种户外条件下使用的优点。 
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：包括手推平板车、测试台架、导管和冲击球，所述测试台架固定在所述手推平板车上，所述导管竖直设置在所述测试台架上，所述手推平板车上与所述导管竖直相对的区域为通孔，所述导管和通孔用于供所述冲击球自由跌落时通过。 
2.根据权利要求1所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置还包括活动操作杆和设置在所述测试台架上的高度调节部件，所述活动操作杆水平铰接在所述高度调节部件上，所述高度调节部件用于调节所述活动操作杆距地面的高度，所述导管上开设有沿竖直方向延伸的窗口，所述活动操作杆的一端伸入所述窗口内，并可在其转动到不同位置时使置于所述导管内的冲击球停留其上或自由跌落。 
3.根据权利要求2所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述高度调节部件包括支撑杆、调节螺栓和调节板，所述支撑杆水平设置在所述测试台架上，所述调节螺栓竖直旋合在所述支撑杆上的螺纹孔内，所述调节板套设在所述导管上，并支撑在所述调节螺栓上，所述活动操作杆水平铰接在所述调节板上。 
4.根据权利要求1至3任一项所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述冲击球的直径为15㎝。 
5.根据权利要求1至3任一项所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述冲击球为由橡胶表皮和内部填充物构成的实心圆球。 
6.根据权利要求1至3任一项所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述内部填充物为沙子。 
7.根据权利要求4所述的埋地分布式光纤振动监测系统的冲击标定装置，其特征在于：所述冲击球的重量为7㎏。 
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