[发明专利]一种插入式光纤光栅渗水监测传感器

说明书

本发明为一种插入式光纤光栅渗水监测传感器，包括有传感器外壳，在传感器外壳的开口处密封有顶盖；在传感器外壳内设有单根光纤，在光纤上沿光纤从上至下布置有至少两段阵列光栅；在传感器外壳内设有空心管，所述空心管套装于光纤外，所述光纤的下端与空心管的底部黏连，其上部与空心管的顶部黏连；在传感器外壳内还设有螺旋电热金属丝，所述螺旋电热金属丝从上至下旋绕于空心管外周，其上端固定连接于顶盖上，其下端悬置于传感器外壳内。本发明利用光纤光栅仅对温度与应变敏感的原理，计算雨水在土层内渗透的速度，其体积小、抗电磁干扰、耐高温，长期稳定性和可靠性好，适合在恶劣环境中使用，因此，其适合应用于海绵城市设施监测系统。

【技术领域】

本发明属于光纤光栅温度传感器领域，尤其是指一种插入式光纤光栅渗水监测传感器。

【背景技术】

海绵城市，是新一代城市雨洪管理概念，已被国内提上建设日程。海绵城市是指城市能够像海绵一样，在适应环境变化和应对雨水带来的自然灾害等方面具有良好的弹性，也可称之为“水弹性城市”，意在尽可能维持水文特征不变的情况下，把城市建设成为一个具有吸水、蓄水、净水和释水功能的海绵体，海绵城市的设计要素包括有下沉式绿地、植草沟、雨水花园、生物滞留设施、绿色屋顶、透水人行道等10多种。

随着海绵城市建设项目不断完工，海绵设施的运行维护成为住房与城乡建设局、水利局等市政部门工作的重要内容。但是目前对于各类海绵设施建设效益的精确评估和定期检测一直是一个突出的难题，因此急需一套满足传输稳定、抗干扰强、精度高等要求的在线检测系统，对下凹式绿地、透水铺装、植草沟等典型设施进行跟踪监测、积累实际运行数据，以便及时发现运行风险及问题并进行有效的处理处置。

针对上述问题，申请人提出了一种解决方案。

【发明内容】

本发明的目的是在于克服现有技术的不足，提供了一种插入式光纤光栅渗水监测传感器。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种插入式光纤光栅渗水监测传感器，包括有传感器外壳，所述传感器外壳为上部开口、内部中空的套体，在所述传感器外壳的开口处密封有顶盖；在所述传感器外壳内设有单根的光纤，所述光纤上端外露于顶盖上方，其下端向下延伸穿过顶盖后伸入至传感器外壳内部，在光纤上沿光纤从上至下布置有至少两段阵列光栅；在传感器外壳内还设有上下两端密封的空心管，所述空心管套装于光纤外，且其顶部固定连接于顶盖上，其底部悬置于传感器外壳内，所述光纤的下端与空心管的底部黏连，其上部与空心管的顶部黏连；在传感器外壳内还设有螺旋电热金属丝，所述螺旋电热金属丝从上至下旋绕于空心管外周，其上端固定连接于顶盖上，其下端悬置于传感器外壳内。

在进一步的改进方案中，所述传感器外壳和顶盖之间螺纹密封连接。

在进一步的改进方案中，所述螺旋电热金属丝的上端与顶盖焊接连接，所述空心管的顶部与顶盖焊接连接。

在进一步的改进方案中，所述空心管为不锈钢空心管。

在进一步的改进方案中，所述光纤的下端与空心管的底部通过胶水黏接，其上部与空心管的顶部通过胶水黏接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用插入式光纤光栅渗水监测传感器实现渗水监测,光纤光栅仅对温度与应变敏感，若能让其在初始有一定温度，接触到泥土中的积水时会有较大的热交换产生，热交换产生的温度变化足以让阵列光栅感知到，利用这一原理，记录温度变化的时刻，根据阵列光栅的栅距即可计算出雨水在土层内渗透的速度。由于其将阵列光栅封装于传感器外壳中，可以避免FBG与被测外界的环境进行直接接触，其在封装之后受环境影响较小，相比传统的各类传感器，插入式光纤光栅渗水监测传感器不仅长期稳定性和可靠性更好，而且体积小、抗电磁干扰、耐高温、本质防爆、长期稳定性高，适合在恶劣环境中使用，因此，其适合应用于海绵城市设施监测系统。

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：