[实用新型]大坝脱空定位检测分布式光纤温度传感器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水利工程安全防范设备领域，更进一步地，涉及一种用于大坝脱空定位检测的分布式光纤温度传感器装置。

背景技术

混凝土面板堆石坝是以堆石体为支撑结构，并在其上游坡面设置混凝土面板为防渗结构的一种堆石坝。当水的压力全部作用在混凝土面板上的时候，以前普遍认为，如果面板与垫层料的变形一致，两者之间不存在或只存在较小的脱离。但是，近些年来发现，由于面板与垫层之间材料的差异导致形变的不协调，容易产生脱空现象，严重的可达到30cm左右脱空。当混凝土面板层与垫层之间出现脱空(裂缝)时，在水的压力下，混凝土面板层就可能发生断裂，甚至发生渗漏，进而影响大坝的整体安全。脱空、空洞及坝基结构疏松是大坝的重要隐患，因此，检测脱空对大坝的安全十分重要。

脱空现象主要与混凝土材料的收缩性能有关，如常见的钢管混凝土界面因为借助内填混凝土提高了管壁的受压稳定性，增强了钢管的耐腐蚀性和耐久性，将钢管和混凝土有机的结合了起来，但是若钢管和混凝土界面出现脱空时，就会直接破坏混凝土和管壁结合的整体性，导致内部应力状态恶化，可能酿成重大事故。

针对上述原因，现有文献已经披露了采用分布式光纤传感装置检测脱空的方法，该装置检测脱空的方法主要基于瑞利散射原理的光时域技术，即将装置中的光纤沿被测场进行排列分布，并采用独特的转换机制，通过测量瑞利散射信号，将光纤与待测量脱空的界面成一小角度铺设，当界面发生脱空时，根据瑞利散射信号与光纤所受应力之间的关系，由测量到的瑞利信号求解出光纤受的应力，从而确定发生脱空的位置。

然而，采用分布式光纤传感器装置进行脱空检测的关键是在于实现被测量(力学量)到光学量(光强或损耗)的转换，对光纤在被测对象上的布置形式要求很高，这样的话，在工况复杂或者较为恶劣的工程项目中，上述装置的光纤布置要求会加大施工难度，并且给维修带来不便，从而增加工程成本。因此，还有待于进一步改进现有的脱空检测装置，以便于能够将其更为广泛的应用到各类相关的工程领域中。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种布置简单、方便施工的用于大坝脱空定位检测的分布式光纤温度传感器装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：该大坝脱空定位监测分布式光纤温度传感器装置，包括由双向耦合器、波分复用器、雪崩二极管、主放大器、采样平均累加器、激光器驱动器、激光二极管组件、传感光缆和用来控制上述各器件的计算机组成，其特征在于所述的传感光缆是加热传感光缆，所述双向耦合器的一端连接传感光缆，另一端与波分复用器连接，波分复用器经雪崩二极管与主放大器连接，主放大器又与采样平均累加器连接，驱动器经激光二级管组件接回双向耦合器。

为了能够及时监测到脱空部位处的温度变化，所述的加热传感光缆芯部是光纤，光纤的外层是金属中心保护套管，金属中心保护套管的外层依次为防水绝缘层、芳纶纤维以及外保护层，在芳纶纤维的载体中还有至少两条绝缘加热导电体构成的电流回路。

为了减少监测装置的铺设成本，所述的加热传感光缆铺设在大坝的混凝土面板与垫层之间，并且以S型紧贴垫层而盘绕铺设。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于根据瑞利散射信号与光纤所受应力之间的关系来检测脱空的方法，系统在监测过程中除所受应力影响外，还受其它诸多因素的影响，从而影响测量的准确性和精度。本分布式温度传感装置通过检测温度变化来确定脱空的位置，在测量温度的同时还测量了瑞利信号和反斯托克斯信号，消除了周围环境对测量造成的影响，可以更加准确的定位脱空的位置，而且该装置对于光缆的铺设要求比以前的检测装置要低，降低了铺设光缆施工成本，扩大了装置的使用范围。

附图说明

图1为本实用新型实施例的系统原理图。

图2为本实用新型实施例的光缆具体铺设方式。

图3为本实用新型实施例的光缆温度分布曲线图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。