[发明专利]微型化光纤光栅沉降监测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型化光纤光栅沉降监测仪，属于自动沉降监测、光纤光栅领域，尤其用于隧道拱顶沉降监测。

背景技术

暗挖隧道开挖时，无法实现对隧道土层的沉降进行实时监测，取得沉降数据。现有的自动沉降监测仪主要采用光纤光栅技术和静力水准仪技术，但这两类沉降监测仪都有不能连续向前延伸监测的特点，布设难度较高，成本较高等缺点。

拱顶沉降是地下隧道变形监测的重要内容，拱顶沉降现有方法有接触测量和非接触测量，接触测量有：水准仪配合因瓦挂尺法、水准仪悬挂钢尺法、水准仪倒尺测量；非接触测量有：全站仪结合反光片靶标法。也有一些全自动测量系统：巴赛特系统和全站仪的动态监测系统。

静力水准仪是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。在使用中，多个静力水准仪的容器用通液管联接，每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量，伸缩式静力水准仪采用的传感器是利用磁致伸缩原理开发出的新一代高精度液位测量产品，是一种非接触式液位测量传感器。该传感器具有高分辨率、高精度、高稳定性、高可靠性、响应时间快，工作寿命长等优点。

现有静力水准仪的缺点：

1、只能安装在施工环境外，不能安装在施工区域内；

2、受施工影响较大，所测数据较为不准确；

3、成本较高，维护费用较大。

光纤光栅自动沉降监测仪采用的是光纤光栅土压力传感器的原理，它所测得的沉降数据主要来自土层上部的土压力。光纤光栅土压力传感器是由测力光栅和温度补偿光栅组成了一个圆盘式壳体结构，两端由光栅端口和输入输出光纤连接，通过光纤光栅调制解调仪测出测力光栅和温度补偿光栅的波长变化，得到土压力和波长变化的对应关系，从而得到真实的土压力值。

现有技术的缺点：

1、测量的范围有限，不能连续向前延伸测量；

2、光纤光栅没有进行铠装，受外部环境影响大，特别是在隧道施工环境内；

3、使用过程中移位较大，对测量数据影响较大，数据不准确；

4、测量所得数据均为土压力数据，不能反映土层沉降数据。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于设计一种微型化光纤光栅沉降监测仪。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种微型化光纤光栅沉降监测仪6，包括铠装外壳8及通过连接光纤顺序连接的多个光纤光栅应变传感器9，其特征在于：每个光纤光栅应变传感器包括形变管2、两个光纤光栅传感部件1、7，光纤光栅传感部件通过支撑部件3安装于形变管2内部，两个光纤光栅传感部件间通过光纤耦合部件10连接。

如上所述的一种微型化光纤光栅沉降监测仪6，其特征在于：形变管2采用软体耦合套管，连接光纤采用单模单芯铠装缆。

如上所述的一种微型化光纤光栅沉降监测仪6，其特征在于：形变管2可以采用ABS塑料外管，光纤光栅传感部件可采用铠装光纤光栅，支撑部件3包括滑轮，ABS塑料外管内壁设有凹槽，支撑部件的滑轮可嵌入凹槽中。

本发明的有益效果如下：

1、成本较低，安装及拆卸方便，可重复循环使用，使用简单；

2、可安装在施工隧道内，实现了自动实时监测土层沉降值；

3、解决了人工不能实现监测的部位，真正实现了自动化监测；

4、土层的沉降值能实时指导隧道暗挖施工，减少了施工风险，真正实现信息化施工。

本发明的一种微型化光纤光栅沉降监测仪，监测时不受隧道的断面大小和内部施工影响，效率高，操作方便，安全可靠，精度高，节约人力和成本，随时可监测拱顶的沉降，实时观察拱顶沉降变化，确保施工安全的进行。

附图说明

图1：光纤光栅传感部件截面图；

图2：光纤光栅传感部件安装示意图；

图3：光纤光栅传感部件示意图；

图4：光纤光栅传感部件形变示意图；

图5：光纤光栅沉降监测仪示意图。

具体实施方式

如图1-5所示，图中包括：铠装外壳8，光纤光栅传感部件1、7，形变管2，支撑部件3，光纤光栅应变传感器9，微型化光纤光栅沉降监测仪6，光纤耦合部件10。

本发明的具体实施方式如以下具体描述：