[发明专利]孔隙水渗压动态实时监测装置

说明书

技术领域

本发明属于光传感技术领域，具体地说是涉及一种孔隙水渗压动态实时监测装置。 

背景技术

我国地质灾害的发生较为频繁，严重威胁着国家财产和人民生命安全，国内一些地质灾害频发区域所发生的滑坡、崩塌、泥石流等灾害造成了巨大经济损失和人身伤亡。而这些地质灾害的发生大多数与灾害体孔隙水渗透压力的变化有关，因此对孔隙水渗透压力的监测是一种有效的地质灾害监测手段，通过对灾害体孔隙水渗透压力的监测，为地质灾害的防治提供可靠的依据，实现灾害预警预报的目的。 

目前可以测量孔隙水渗透压力的仪器品种为电类传感器，普遍存在线性度不高，对电磁的抗干扰能力不强，防水防潮性能差，不能进行长期、实时、在线监测，难以满足灾害监测的需要。由于光栅传感技术具有灵敏度高、体积小、耐高温、防水、防潮、防雷电、抗电磁干扰、传输距离远以及量程大、测值稳定、能进行长期实时在线监测等优点，因此采用光栅传感器技术，研制具有高精度、实时采集和远程传输的孔隙水渗压动态实时监测装置就显得尤为重要。 

发明内容

本发明的目的是提供一种孔隙水渗压动态实时监测装置，该装置实现对钻孔、堤坝、管道等孔隙水渗压的自动监测，省去人工操作的人力成本，提高了测量精度和准确度，有效实现恶劣环境下24小时全天候监控孔隙水渗压情况，为地质灾害监测预警提供数据支持。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 

一种孔隙水渗压动态实时监测装置，其特征在于：此装置由光栅渗压传感 器发明1发明连接监测仪器组成，监测仪器包括光栅波长解调部分发明2发明、微处理器控制部分发明3发明、无线发射部分发明4发明及电源部分发明5发明；光栅渗压传感器发明1发明为独立部分，其光栅渗压传感器的光接头和监测仪器的光输入接头连接；光栅波长解调部分发明2发明为：由宽带光源发明21发明连接光环行器发明22发明，光环行器发明22发明连接光电转换模块发明23发明组成；微处理器控制部分发明3发明为：STM32核心处理单元发明31发明分别连接有光电转换模块发明23发明、液晶显示电路发明32发明、U盘存储电路发明33发明、时钟电路发明34发明和2402存储电路发明35发明；无线发射部分发明4发明由GPRS无线传输模块组成；电源部分发明5发明由锂电池发明51发明连接稳压电路发明52发明稳压电路发明52发明连接继电器发明53发明组成，上述各部分的连接关系如下： 

监测仪器内的宽带光源发明21发明输出宽带光，此宽带光连接至光环行器发明22发明的输入口，经光环行器发明22发明的输出口输出，通过监测仪器面板上的光接口连接至光栅渗压传感器发明1发明，宽带光被光栅渗压传感器发明1发明中的光栅反射，此反射光通过监测仪器面板上的光接口连接至光环行器发明22发明的反射口，光环行器发明22发明的反射口和光电转换模块发明23发明连接，光电转换模块发明23发明将光信号转化为电信号，此电信号连接至STM32核心处理单元发明31发明、核心处理单元发明31发明和液晶显示模块发明32发明、U盘存储电路发明33发明、时钟电路发明34发明、2402存储电路发明35发明、无线发射部分发明4发明连接，电源部分发明5发明通过锂电池发明51发明、稳压电路发明52发明产生9V、5V、3.3V电压，由继电器发明53发明控制向监测仪器的各模块电路提供所需电压； 

光电转换模块发明23发明由相位光栅发明231发明、光电探测器发明232发明、前置放大电路发明233发明、噪声信号滤波电路发明234发明、二级放大电路发明235发明、模数转换电路发明236发明组成，上述各部分的连接关系如下： 

光电转换模块发明23发明的输入光信号入射相位光栅发明231发明，相位光栅发明231发明将输入光信号按波长分离，分离后的光信号入射光电探测器发明232发明，光电探测器发明232发明将光信号转化为电信号，此电信号很 微弱且含有共模噪声信号，首先将该信号通过前置放大电路发明233发明进行放大，再通过噪声信号滤波电路发明234发明，滤除电信号中的共模噪声信号，经二级放大电路发明235发明放大，二级放大电路发明235发明的输出电压范围在0~3.0V，满足模数转换电路发明236发明需要的0~3.0V的电压范围，通过模数转化电路发明236发明，转换为数字信号。 

本发明特点及优点: