基于光纖f-p腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土及工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置，適用于土石壩壩基剖面的不均勻沉降監(jiān)測，以及公路路基、土體回填區(qū)域的相對(duì)沉降監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]在巖土及工程結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測領(lǐng)域中，傳統(tǒng)可遠(yuǎn)程傳輸?shù)耐馏w或結(jié)構(gòu)沉降監(jiān)測設(shè)備有兩種:適用埋入安裝的基于壓力傳感器的液壓式沉降儀和適用于表面安裝的靜力水準(zhǔn)儀，但這些設(shè)備存在量程大分辨力低、或分辨力高量程卻很小，大大限制了其應(yīng)用環(huán)境，并且，由于尺寸較大部件較多存在安裝或組裝繁瑣等問題。
[0003]利用壓差測量原理的傳統(tǒng)沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，通常由電測類壓力傳感器101、信號(hào)傳輸電纜102、通液管103、通氣管104、儲(chǔ)液容器105及數(shù)據(jù)采集設(shè)備106等組成。位于被監(jiān)測點(diǎn)的電測類壓力傳感器101通過通液管103、通氣管104以及信號(hào)傳輸電纜102連接到人員可操作的觀測站107，并且信號(hào)傳輸電纜102連接到數(shù)據(jù)采集設(shè)備106，通液管103、通氣管104分別連接到設(shè)置在觀測站107的儲(chǔ)液容器105底端和頂端，儲(chǔ)液容器105及通液管103內(nèi)注滿液體。而儲(chǔ)液容器105固定在比電測類壓力傳感器101更高的位置上以與電測類壓力傳感器101之間形成壓差H。假定觀測站107是穩(wěn)定的并且以其為基準(zhǔn)，當(dāng)電測類壓力傳感器101相對(duì)于觀測站107即儲(chǔ)液容器105產(chǎn)生相對(duì)沉降或抬升時(shí)，被監(jiān)測點(diǎn)處液體的壓力將發(fā)生改變并被電測類壓力傳感器101的壓力敏感元件1011所感應(yīng)，由壓力敏感元件1011轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后經(jīng)信號(hào)傳輸電纜102傳出到數(shù)據(jù)采集設(shè)備106，通過檢測壓力信號(hào)的變化，即可獲取該測點(diǎn)在垂直方向的沉降或抬升量。
[0004]上述基于電測類壓力傳感器的沉降監(jiān)測裝置采用簡單的方式獲取了被監(jiān)測點(diǎn)相對(duì)于觀測站基準(zhǔn)的沉降變化，并通過信號(hào)傳輸電纜實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測。但該這類裝置的結(jié)構(gòu)由于管線眾多使得安裝調(diào)試非常復(fù)雜，且電測類壓力傳感器的信號(hào)傳輸距離有限，且存在如下缺點(diǎn):I)每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)必須各自配置一條通液管、通氣管、信號(hào)傳輸電纜，監(jiān)測點(diǎn)數(shù)越多配置管線越多，安裝繁瑣，保護(hù)也困難;2)電測類壓力傳感器的量程范圍與測量分辨力成反比，應(yīng)用范圍受限；3)由于采用電信號(hào)傳輸，易于遭受雷擊或電磁干擾;4)且傳輸距離有限，通常在千米以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的沉降監(jiān)測裝置存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種新型的基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、傳輸距離遠(yuǎn)和測量可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，并能在環(huán)境惡劣的條件下實(shí)現(xiàn)尾礦壩以及各種土石體的沉降監(jiān)測。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置，其特征在于，包括微型光纖F-P腔壓力傳感器、光纖、通液管、儲(chǔ)液容器和光纖光柵解調(diào)儀，所述微型光纖F-P腔壓力傳感器安裝在通液管的管道內(nèi)，所述儲(chǔ)液容器底端設(shè)置通液管接口并通過所述通液管接口與通液管的一端連通，所述通液管的另一端密封，所述儲(chǔ)液容器的上方設(shè)置光纖引出孔以及可開啟和關(guān)閉的注液孔，所述微型光纖F-P腔壓力傳感器通過光纖從通液管的管道經(jīng)由通液管接口和光纖引出孔穿過儲(chǔ)液容器并引出至光纖光柵解調(diào)儀，所述通液管和儲(chǔ)液容器內(nèi)置有傳壓液體，儲(chǔ)液容器內(nèi)的傳壓液體的液面高度高于微型光纖F-P腔壓力傳感器的高度。
[0008]所述微型光纖F-P腔壓力傳感器在通液管的管道內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)以上，所述光纖的數(shù)量與微型光纖F-P腔壓力傳感器相同，各微型光纖F-P腔壓力傳感器均通過各自連接的光纖從通液管的管道經(jīng)由通液管接口和光纖引出孔穿過儲(chǔ)液容器并引出至光纖光柵解調(diào)儀。
[0009]所述微型光纖F-P腔壓力傳感器的直徑小于等于5_，所述通液管的內(nèi)徑小于等于25mm0
[0010]所述通液管為透明或半透明的且耐腐蝕的塑料軟管，所述通液管的一端與儲(chǔ)液容器連通，另一端通過堵頭封閉。
[0011]所述光纖為覆膜的單模光纖，所述單模光纖的一端與微型光纖F-P腔壓力傳感器連接，另一端與光纖光柵解調(diào)儀連接。
[0012]還包括在儲(chǔ)液容器附近設(shè)置的大氣壓力傳感器，所述大氣壓力傳感器與光纖光柵解調(diào)儀相連。
[0013]所述傳壓液體為無腐蝕液體。
[0014]所述傳壓液體為乙醇與水混合或乙二醇與水混合的除去空氣的去氣液體。
[0015]所述傳壓液體在儲(chǔ)液容器中的液面高度為儲(chǔ)液容器內(nèi)部空間高度的1/3?2/3處。
[0016]所述儲(chǔ)液容器設(shè)置在觀測站或相對(duì)穩(wěn)定的位置。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)效果如下:
[0018]本發(fā)明涉及的基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置，設(shè)置微型光纖F-P腔壓力傳感器、光纖、通液管、儲(chǔ)液容器和光纖光柵解調(diào)儀，微型光纖F-P腔壓力傳感器安裝在通液管的管道內(nèi)，儲(chǔ)液容器與通液管連通，微型光纖F-P腔壓力傳感器通過光纖從通液管的管道經(jīng)由通液管接口和光纖引出孔穿過儲(chǔ)液容器并引出至光纖光柵解調(diào)儀，當(dāng)微型光纖F-P腔壓力傳感器作為被監(jiān)測點(diǎn)產(chǎn)生相對(duì)于儲(chǔ)液容器的沉降變化時(shí)，微型光纖F-P腔壓力傳感器與儲(chǔ)液容器之間因高差改變導(dǎo)致壓差變化，其壓差變化量通過微型光纖F-P腔壓力傳感器感應(yīng)并通過光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的光纖光柵解調(diào)儀接收，通過測量微型光纖F-P腔壓力傳感器的壓力變化，即可獲取被監(jiān)測點(diǎn)沉降量的變化，并通過遠(yuǎn)端的光纖光柵解調(diào)儀記錄或顯示。由于將微型光纖F-P腔壓力傳感器及光纖均內(nèi)置在通液管的管道內(nèi)，這樣，本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，其外觀就是一根管道(即通液管的管道)，所有的微型光纖F-P腔壓力傳感器及相應(yīng)光纖均內(nèi)置在管道內(nèi)形成一體化結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場安裝時(shí)只需將該管道平鋪在任何需要沉降監(jiān)測的位置，簡化了安裝調(diào)試工作量，避免了現(xiàn)有技術(shù)存在的配置管線多以及安裝煩瑣保護(hù)困難的問題，本發(fā)明在通液管內(nèi)安裝體積小巧的微型光纖F-P腔壓力傳感器，每個(gè)裝置中的該微型光纖F-P腔壓力傳感器的數(shù)量幾乎沒有限制，相對(duì)于傳統(tǒng)的電測類壓力傳感器，微型光纖F-P腔壓力傳感器輸出范圍更大，分辨力更高，適用范圍廣，并且內(nèi)置微型光纖F-P腔壓力傳感器和光纖的通液管可盤成整卷以方便運(yùn)輸，在使用時(shí)只需將盤成卷的通液管展開、固定儲(chǔ)液容器、灌注傳壓液體以及簡單的排氣操作即可投入使用，大大加快安裝速度;并且由于使用光纖傳輸信號(hào)，無任何中繼條件下傳輸距離可達(dá)25km以上，傳輸距離遠(yuǎn)，適合安裝在一些人員無法接近的危險(xiǎn)環(huán)境或潛在的不安全區(qū)域，且可以實(shí)現(xiàn)在環(huán)境惡劣的條件下實(shí)現(xiàn)尾礦壩以及各種土石體的沉降監(jiān)測。
[0019]本發(fā)明的一體化沉降監(jiān)測裝置可采用兩個(gè)以上的微型光纖F-P腔壓力傳感器和相應(yīng)個(gè)數(shù)的光纖，各微型光纖F-P腔壓力傳感器均安裝在通液管的管道內(nèi)，并均通過各自連接的光纖從通液管的管道經(jīng)由通液管接口和光纖引出孔穿過儲(chǔ)液容器并引出至光纖光柵解調(diào)儀，由于各微型光纖F-P腔壓力傳感器和相應(yīng)的光纖均設(shè)置在通液管內(nèi)，故不影響一體化沉降監(jiān)測裝置的管道外觀一體化結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸和安裝均十分方便，該裝置的結(jié)構(gòu)簡單，通過一個(gè)儲(chǔ)液容器、一根通液管和多個(gè)在不同土石體位置監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置的微型光纖F-P腔壓力傳感器配合工作，直接實(shí)現(xiàn)多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的沉降監(jiān)測。
【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為本發(fā)明基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為本發(fā)明基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置的優(yōu)選結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中各標(biāo)號(hào)列示如下:
[0024]101 —電測類壓力傳感器；1011—壓力敏感元件；102—信號(hào)傳輸電纜；103—通液管；104—通氣管；105—儲(chǔ)液容器；106—數(shù)據(jù)采集設(shè)備；107—觀測站；I一微型光纖F-P腔壓力傳感器;2 —光纖;3 —通液管；301 —密封堵頭;4 -傳壓液體;5 -儲(chǔ)液容器;501 —光纖引出孔;502 —注液孔;503 —通液管接口； 6 —光纖光柵解調(diào)儀;7 一大氣壓力傳感器。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0026]本發(fā)明涉及一種基于光纖F-P腔壓力傳感器的一體化沉降監(jiān)測裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括微型光纖F-P腔壓力傳感器1、光纖2、通液管3、儲(chǔ)液容器5和光纖光柵解調(diào)儀6，微型光纖F-P腔壓力傳感器I安裝在通液管3的管道內(nèi)，儲(chǔ)液容器5底端設(shè)置通液管接口503并通過該通液管接口 503與通液管3的一端連通，通液管3的另一端密封，儲(chǔ)液容器5的上方設(shè)置有光纖引出孔501以及可開啟和關(guān)閉的注液孔502，微型光纖F-P腔壓力傳感器I通過光纖2從通液管3的管道經(jīng)由通液管接口503和光纖引出孔501穿過儲(chǔ)液容器5并引出至光纖光柵解調(diào)儀6，通液管3和儲(chǔ)液容器5內(nèi)置有傳壓液體4，該傳壓液體4從儲(chǔ)液容器5上的注液孔502注入，儲(chǔ)液容器5內(nèi)的傳壓液體4的高度高于微型光纖F-P腔壓力傳感器I的高度。
[0027]本發(fā)明所述裝置核心元件是采用體積較小的微型光纖F-P腔壓力傳感器I，內(nèi)置于通液管3內(nèi)形成一體化結(jié)構(gòu)，通過光纖2實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測。微型光纖F-P腔壓力傳感器I是通過微電子機(jī)械工藝制造的一種微型尺寸的光纖F-P腔壓力傳感器，基于光纖F-P腔原理制造的壓力傳感器用于測量液體壓力的變化，微型光纖F-P腔壓力傳感器I輸出范圍大，分辨力高，性能穩(wěn)定，適用范圍廣，其尺寸可以做到直徑5mm以下，即優(yōu)選微型光纖F-P腔壓力傳感器I的直徑小于等于5mm，可以置于較小的安裝空間中。光纖2可采用覆膜的單模光纖，該單模光纖的一端與微型光纖F-P腔壓力傳感器I連接，另一