[实用新型]一种基于同轴电缆布拉格传感器的分布式应变测量仪

说明书

本实用新型公开了一种基于同轴电缆布拉格传感器的分布式应变测量仪，包括终端器，分布式同轴电缆布拉格传感器，第一定向耦合器，第二定向耦合器，第一射频放大器、第二射频放大器，第一滤波器、第二滤波器，可调谐射频振荡器，计算机；其中终端器和分布式同轴电缆布拉格传感器构成分布式应变测量的敏感元件；第一定向耦合器、第二定向耦合器、第一射频放大器以及第一滤波器构成正反馈系统；第二射频放大器，第二滤波器，可调谐射频振荡器，以及计算机构成可调谐射频信号源。本实用新型能够根据测量信号的频分多路复用原理，提取分布式同轴电缆布拉格传感器中各个单体同轴电缆布拉格传感器所承受的应变量，从而实现分布式应变测量。

技术领域

本实用新型属于大地应变观测技术领域，特别涉及一种基于同轴电缆布拉格传感器的分布式应变测量仪。

背景技术

大地应变观测是研究地震、火山、滑坡，以及冰川活动等一系列地球物理学问题的重要研究手段。2012年我国以卫星导航定位系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)观测为主，辅以甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)、人卫激光测距(Satellite Laser Rangefinder,SLR)、InSAR等空间技术，并结合精密重力和水准测量等多种技术手段组成，建成了由260个连续观测和2000个不定期观测站点构成的中国大陆构造环境监测网络。现有的观测手段主要有空间的GNSS、VLBI、SLR、InSAR，以及地基的钻孔应变仪、钻孔倾斜仪、长基线激光应变仪等。高频GPS台站以导航卫星坐标为基准，为单点测量，提供观测站点的绝对位置信息，虽然其测量精度高(1Hz采样率，误差<1mm)，但是受到建造与运行成本的限制，台站密度不高，其空间分辨率有限。钻孔应变仪，安装在平均深度为100至200米的钻孔内，同样是单点测量，提供浅表大地应变的相对变化量，其具有较大的动态范围、较高的观测精度与采样率，能够清晰的观测到固体潮，而长基线激光应变仪在几百米范围内具有钻孔应变仪相当的观测精度，但它们同样受到台站数量的限制，空间分辨率不高。InSAR作为空间大地测量手段，具有较高测量精度，较大的覆盖范围，但其采样率较低(7-42天)。VLBI和SLR也是单点测量，与人造卫星协同，获得观测点相对空间参考点的相对位置信息，其建设与维护成本昂贵。除了上述设备以外，其他地表形变(如跨断层形变监测，水管倾斜观测等)也或多或少存在类似的问题，因此研制、建造与运行成本相对低廉的大覆盖范围、高空间分辨率、高采样率的地表形变观测仪器，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于同轴电缆布拉格传感器的分布式应变测量仪，以解决测量大地应变测量空间分辨率低，采样率低以及仪器造价高的问题。

本实用新型采用的技术方案为：一种基于同轴电缆布拉格传感器的分布式应变测量仪，包括终端器，分布式同轴电缆布拉格传感器，第一定向耦合器，第二定向耦合器，第一射频放大器，第二射频放大器，第一滤波器，第二滤波器，可调谐射频振荡器，计算机，终端器和分布式同轴电缆布拉格传感器构成分布式应变测量的敏感元件；第一定向耦合器，第二定向耦合器，第一射频放大器，以及第一滤波器构成正反馈系统；第二射频放大器，第二滤波器，可调谐射频振荡器，以及计算机构成可调谐射频信号源。

其中，所述的分布式同轴电缆布拉格传感器由若干个布拉格电栅间距不等的单体同轴电缆布拉格传感器通过同轴电缆级联而成；每个单体同轴电缆布拉格传感器对于射频信号反射的特征频率不同；每个单体同轴电缆布拉格传感器在外力的作用下，其反射信号的特征频率变化量随着应变的变化量而变化。

其中，所述的终端器与分布式同轴电缆布拉格传感器的一端连接，构成分布式应变测量的敏感元件；终端器作为负载元件消除由分布式同轴电缆布拉格传感器透射的信号；敏感元件的输出信号为分布式同轴电缆布拉格传感器的反射信号，由分布式同轴电缆布拉格传感器的另一端输出。