[发明专利]一种基于OFDR和Flex传感器的注浆压力监测系统

说明书

本发明公开了一种基于OFDR和Flex传感器的注浆压力监测系统，包括外部承台、传力臂、测压桶、两个OFDR光纤传感器、PVC管、光纤光缆、桶内平台、平台支座、PLA套管、上空心悬挂轨、铰接球、下悬挂轨、悬挂轨连接件、信号采集和处理系统。本申请将OFDR技术和Flex传感器相结合，既有光频域反射光纤测量技术的高空间分辨率，灵敏度高的优点，同时还具有Flex传感器可测大位移，成本低，稳定性高的优点，可用于工程实际情况之中。

技术领域

本发明涉及注浆压力监测技术领域，更具体地说，是涉及一种基于OFDR和Flex传感器的注浆压力监测系统。

背景技术

注浆压力自19世纪初，法国人Charles.Berlghy将注浆技术用于Dieppe冲刷闸(第厄普冲刷闸)上之后，经过各国学者专家的不断研究与探索，目前其已发展运用到冶金、地铁、建筑、铁路、军事、公路及军事等领域的岩土工程实用施工技术。

随着专家学者及工程技术人员对注浆充填技术的持续关注和热情，注浆技术不断发展和完善，进而注浆监测技术在国外得到了较快的发展，日本、英国、法国、美国等国家的注浆监控技术都已经达到半自动化或自动化程度，任何一个阶段的注浆流量、浆液成分及注浆液的发展情况都实时获得，有利于指导注浆过程，并且具有统计分析的功能。

相对的，注浆监测技术在国内的研究起步比较晚、发展缓慢，注浆监测系统较少。上海大屯煤电集团与上海大学合作研制开发了注浆站注浆过程实时监测系统，该系统以单片机为核心部件，通过电磁流量计和核辐射密度计采集流量和浓度信号，借助上位机(PC机)通过Modem(调制解调器)与置于现场的下位机远程通信，实现了二十四小时对注浆瞬时流量、瞬时浓度的实时监测。该系统能够通过键盘、LED显示器和打印机，实现了对各种注浆参数的显示和注浆累计结果的打印，并同时能够完成监测数据的计算和存储；山东科技大学根据对注浆监测参数的要求，设计了一套基于现场单片机(下位机)和通风房PC机(上位机)的远距离注浆监测系统，采集到的流量信号和浓度信号经单片机处理后通过串行口发送至PC机，实现存储、显示或打印等功能。

上述监测系统都较好地实现了对注浆参数的实时监测和远程监测，但是在监测数据采集方面，主要是对注浆流量和浓度参数的监测，缺少关键参数——注浆压力的数据采集，且在参数分析方面，上述注浆充填参数监测系统不具备参数趋势分析功能，无法辅助施工人员对可能出现的状况的预测与预防。

光纤传感器是一种新兴监测技术，逐渐应用于多种行业与领域，具有监测精度高、抗电磁干扰强等优点。光纤在传感技术方面具有独特的性能和用途，作为敏感元件本身，光纤传感器与传统的力学传感器、电子传感器相比具有明显的优点，在某些特殊的场景中显示出不可替代的作用，比如光纤陀螺仪、光散射传感器和光纤光栅，因此，利用光纤材料对光波的散射特性，可以构建分布式的光纤传感系统。

OFDR技术(光频域反射技术)是通过测量背向瑞利散射光的频率信息来进行定位的一种技术,满足了科研人员对高空间分辨率的要求，可以通过光波长变化进而反应应力、应变的大小，有利于注浆压力的获取。

Flex传感器(弯曲传感器)是一种电阻式传感器，与传统的弯曲感器相比有如准确度高、重量轻、可无线传输等许多不可替代的优点，由于它是由超薄的电阻片构成，可以借助超薄的外部封装将它固定在被测物曲面上，配合无线模拟输出，有利于数据的采集与处理。

因此，针对注浆压力的监测，开发一种高精度的基于OFDR技术及Flex传感器的注浆压力监测系统是很有必要的。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种基于OFDR和Flex传感器的注浆压力监测系统。

本发明技术方案如下所述：