[发明专利]一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器及其工作方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器，其特征在于：包括有一传感器，所述传感器内部由一竖直设置的可移动的活塞分割成左右腔体，所述左腔体装满液体，右腔体为空腔，所述左腔体内部水平设置有光纤光栅，左腔体与右腔体上表面均设置有阀门与腔体内部连通，所述左腔体上方的阀门上连接出一连通管与传感器上方的储水罐相连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器，其特征在于：所述储水罐固连在模板支撑架上，所述传感器水平位置低于储水罐水平位置，所述活塞外周壁与传感器内部相贴合。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器，其特征在于：所述储水罐下端面设置有阀门与连通管相接，且储水罐是竖直放置，其阀门开口竖直朝下。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器，其特征在于：所述左腔体上的阀门可分为第一进水阀门、第一出水阀门、第二进水阀门，且两两相通，所述第一进水阀门与连通管相接，且是水平设置的，所述第一出水阀门与第二进水阀门均是竖直设置的，第二进水阀门与左腔体内部连通，所述第一出水阀门水平位置高于第一进水阀门与第二进水阀门的水平位置。

5.一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器的工作方法，其特征在于，采用如权利要求1-4所述的任一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器，并按以下步骤进行：（1）将储水罐下端的阀门打开，关闭第二进水阀门，使液体顺着管道向下流，排除连通管内的空气，直至第一出水阀门有液体溢出，关闭第一出水阀门，打开第二进水阀门，使连通管内的液体与传感器内的液体连通，液体内的压强作用于传感器内的活塞，活塞在液体压强的作用下，产生向右的作用力，该作用力直接传递给光纤光栅，测量光纤光栅的光波波长作为初始值；（2）当模板支架发生沉降时，储水罐同时沉降，罐内液面高度降低，液面高度至传感器活塞中心的高差发生变化，作用于活塞上液体压强发生变化，由压强引起的向右作用力发生变化，光纤光栅的伸长率较初始值发生变化；（3）通过测量经过光纤光栅的光波波长，能够准确地计算得到压强引起的作用力的变化，然后得到罐体内液面的高度变化值，即模板监测点的沉降值；（4）对监测的沉降值设定预警值，当沉降值达到预警值时，发出警报；现场立即停止混凝土浇筑作业，组织作业人员撤离浇筑现场，对模板进行安全鉴定，排查安全隐患，制定整改措施。

6.根据权利要求5所述的一种基于光纤光栅技术的模板沉降监测传感器的工作方法，其特征在于：当储水罐与传感器均固定好位置后，储水罐内的液体将使得传感器内的活塞面存在压强作用，压力可按下式计算：

式中，ρ为液体的密度，g为常数取9.8N/kg或10N/kg，h为储水罐液面至传感器中心的高差；

且传感器内活塞在压强的作用下，将受到一个向右的压力，压力可按下式计算：

式中，P为压强，S为液体与活塞接触的面积；

当模板发生沉降时，带动监测点处的储水罐下沉，储水罐液面至传感器中心的高差发生变化，作用于活塞上的压强发生变化，作用于活塞上的压力发生变化；压力的变化值可按下式计算：

作用于活塞面上的压力变化值，将使得与其连续光纤光栅长度发生变化，该变化信息可通过采集通过光纤光栅的光波波长变化值得到，不仅灵敏，而且精确；通过信号处理，可计算得到作用于光纤光栅上的拉力变化值，从而推导出液面至传感器中心的高差变化值，即模板沉降值；当沉降值达到预警值时，立刻报警，对作业人员进行撤离。