[实用新型]一种基于布拉格光栅的土体沉降观测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种土体沉降观测系统，尤其涉及一种全自动土体沉降观测系统。

背景技术

岩土工程领域中，变形以及稳定是两大基本难点，而土体的变形是许多工程人员极为关注的问题之一。目前常见的土体沉降测试方法主要是通过变形板配套LVDT或者百分表来观测。LVDT是通过电磁感应的原理来测试沉降，在变形板发生沉降的过程中，在一定范围内变形板的沉降与电压呈线性变化，通过测试LVDT的电压从而转换成沉降。LVDT的精度随量程的变化而变化，一般为量程的0.24％，即如若量程为10cm，那么其精度为0.24mm。然而由于 LVDT为电感式传感器，在实际操作过程中，常常受到电磁干扰的影响，在极大程度上影响到了其工作精度。如若用百分表测试变形板的沉降，其数据有较高的可靠性，并且精度较高，精度可以达到0.01mm，然而需要人工读数，不能全自动记录数据，这在一定程度上为后期数据的处理和分析带来了一定的弊端。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种基于布拉格光栅的土体沉降观测系统，本测量系统采用光纤传感器，避免了电磁干扰的影响，同时还具有温度补偿功能，本发明所提出的测量系统工作稳定、测量精度高，并且可以根据测量需求进行调节和更改，能够适应绝大多数沉降面的测量。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于布拉格光栅的土体沉降观测系统，包括变形板、固定板、沉降杆和变形板，所述的沉降杆设置在所述的变形板上，所述的变形板一端固定在固定板上另一端与沉降杆连接，其特征为，所述的变形板中部设置有变形测试布拉格裸光栅，所述的变形测试布拉格裸光栅通过单模单芯光纤连接温度补偿布拉格裸光栅，所述的变形测试布拉格裸光栅和所述的温度补偿布拉格裸光栅都连接至布拉格光栅解调仪。

上述技术方案中，优选的，所述的沉降杆分为上段部和下段部，所述的上段部和所述的下段部之间通过连接套管连接，所述的连接套管上还设置有附重块，所述的下段部和所述的连接套管上套设有沉降套管，所述的沉降套管顶部与所述的附重块之间具有空隙。

上述技术方案中，优选的，所述的变形板为等腰三角形，所述变形板的顶角固定在所述的沉降杆顶部，在所述变形板上与顶角相对的底边固定在所述的固定板上，所述的变形测试布拉格裸光栅设置在变形板的中心线上。

上述技术方案中，优选的，所述的温度补偿布拉格裸光栅放置在空心套管内。

上述技术方案中，优选的，所述的固定板一侧设置有凹槽，所述变形板的底边可在凹槽内移动，所述的变形板通过螺栓固定在所述的固定板上。

上述技术方案中，优选的，所述的连接套管外表面有外螺纹，所述的附重块中间有内螺纹，所述的附重块可通过螺纹与连接套管固定并上下移动。

上述技术方案中，优选的，所述的布拉格光栅解调仪分辨率至少为到1με，采样率至少为每秒500个数据。

在岩土工程领域中，工程人员为了分析土体的变形机理，常常需用通过某种手段测试土体沉降。常见的土体沉降测试方法主要有LVDT以及百分表。对于LVDT，通常受到电磁干扰的影响，其工作精度常常会大打折扣；对于百分表，其数据不能实时记录，需要较多的人力去记录数据，并且其数据的连贯性很难保证。本发明提供了一种基于光纤传感器的土体沉降测试系统，该系统用布拉格光栅传感器测试变形板的应变，在此基础上将变形板的应变转换为变形板端部的挠度，以此测试得到沉降杆的沉降，从而测试得到变形板所处位置土体的沉降。