專利名稱：光纖型地基沉降監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于測量、測試技術領域，尤其是涉及一種基于光纖傳感技術的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置。
背景技術：
各類建筑物及人工設施的建設都需要處理好地基，如高層建筑物、公路、鐵路的建設中，地基的處理是非常關鍵的。地基上修筑的公路、鐵路、房屋對地基有附加壓力，一段時間后地基會產生變形，主要現(xiàn)象是不均勻沉降，而這對建筑物、公路、鐵路就會產生影響，嚴重時造成破壞。所以對地基的沉降監(jiān)測是十分必要的?，F(xiàn)有地基沉降監(jiān)測儀器主要有電磁式沉降儀、干簧管式沉降儀、橫臂式沉降儀、水杯式沉降儀等，其技術原理基本相同，都需要使用測尺、靠人工來測量。使用最廣泛的是磁環(huán)式沉降儀，其測量沉降的方法是將一沉降管錨固在基巖上，磁環(huán)套裝在沉降管外圍，并埋設在關心地基中的土層位置。當?shù)鼗鲁習r，磁環(huán)隨地基同步下沉而沉降管沒有變化，磁環(huán)則沿沉降管的軸向向下移動，通過測算磁環(huán)與沉降管之間的位移量，實現(xiàn)測量。該方法成本低，結構簡單，便于施工，其缺點是需人工現(xiàn)場操作，勞動強度大，測試精度低，無法進行遠程測試，同時也不能實時監(jiān)測，長期監(jiān)測也是較為困難的。這些已不能滿足現(xiàn)代高速發(fā)展的工程需要。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術中的不足，提供一種光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其結構簡單、設計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，同時具有較強的環(huán)境抗干擾能力，以及抗電磁干擾能力，不僅可以實現(xiàn)遠距離監(jiān)測， 還可以構建陣列型傳感裝置。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是一種光纖型地基沉降監(jiān)測裝置， 其特征在于包括鋼管和位于鋼管上方的沉降板，所述鋼管與沉降板之間設置有波紋管，所述波紋管上端與沉降板連接，所述波紋管下端與鋼管連接，所述鋼管的下端孔內安裝有金屬底板，所述鋼管內部設置有光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元上端與沉降板下端面固定連接，所述光纖彎曲傳感單元下端與設置在鋼管內壁上的金屬板固定連接，所述金屬板固定安裝在鋼管上，所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設在曲線形支架內側相對兩個面上的多個變形齒一和多個變形齒二，所述變形齒一與變形齒二之間呈交錯對應布設，所述變形齒一與變形齒二的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道內部穿設有信號光纖，所述信號光纖與光纜一端相接，所述光纜另一端引出至鋼管外部且位于監(jiān)控站處，所述光纜還連接測試單元，所述測試單元還與處理單元相接。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板與曲線形支架之間設置有輔助彈簧。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述輔助彈簧上端還設置有基板，所述基板位于鋼管內部且與輔助彈簧上端相接觸。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板上設置有調整螺桿，所述調整螺桿與沉降板為螺紋配合，所述調整螺桿下端與基板相接觸。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板上端面設置有凹槽，所述調整螺桿端冒位于所述凹槽內，所述調整螺桿的上端面不高于沉降板的上端面。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述調整螺桿上固定安裝有卡簧， 所述卡簧位于沉降板下端面，所述沉降板下端面還固定連接滑桿，所述滑桿與基板滑動配
I=I O上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號光纖的一端連接光反射裝置，所述信號光纖的另一端連接ι χ 2光分路器，所述1 X 2光分路器通過光纜與測試單元相接。上述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述曲線形支架為曲線形殼體、彈簧、鋸齒形支架或波紋管。上述的光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號光纖的兩端均設置有光反射裝置。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點1、結構簡單、加工制作方便且結構形式多樣，使用方式靈活。2、使用操作簡便且各組件間連接關系設計合理，通過光纖彎曲傳感單元和光纖彎曲損耗測試儀器配合使用，實現(xiàn)較遠距離的實時監(jiān)測。3、測試精度高，安裝布設方便。4、可以遠距離對多個監(jiān)測點進行測試，容易構件傳感陣列。5、由于光纖具有良好的抗電磁干擾能力，使該裝置具有良好的抗電磁干擾。6、無需操作人員到監(jiān)測現(xiàn)場，大幅度降低了工作強度，提高了工作效率。7、監(jiān)測現(xiàn)場無需供電，使該裝置的安裝、使用降低了成本。綜上所述，本發(fā)明結構簡單、設計合理、加工制作方便且使用方式靈活、靈敏度高、 使用效果好，能夠抗電磁干擾和遠距離實時監(jiān)測，降低了工作強度，提高了工作效率。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明做進一步的詳細描述。


圖1為本發(fā)明實施例1的結構示意圖。
圖2為實施侈1中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖3為實施侈2的結構示意圖。
圖4為實施侈3的結構示意圖。
圖5為實施侈4的結構示意圖。。
圖6為實施侈5的結構示意圖。
圖7為實施侈5中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖8為實施侈6的結構示意圖。
圖9為實施侈6中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖10為實施列7的結構示意圖。
圖11為實施例8的結構示意圖。附圖標記說明1-光纜；4-1-變形齒一；5-測試單元；7-處理單元；10-沉降板；11-波紋管；15-金屬底板；19-曲線形支架；21-固定點；23-滑桿；
25-調整螺桿；26-基板；33-信號光纖；38-彈簧絲；41-管壁；45-1 X 2光分路器；
4-2-變形齒二 ； 9-鋼管；
12-金屬板； 20-輔助彈簧； 24-卡簧； 27-鋸齒板； 40-波紋管；
46-光反射裝置。
具體實施例方式實施例1如圖1和2所示的一種光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，包括鋼管9和位于鋼管9上方的沉降板10，所述鋼管9與沉降板10之間設置有波紋管11，所述波紋管11上端與沉降板 10連接，所述波紋管11下端與鋼管9連接，所述鋼管9的下端孔內安裝有金屬底板15，所述鋼管9內部設置有光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元上端與沉降板10下端面固定連接，所述光纖彎曲傳感單元下端與設置在鋼管9內壁上的金屬板12固定連接，所述金屬板12固定安裝在鋼管9上，所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架19以及連續(xù)布設在曲線形支架19內側相對兩個面上的多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2，所述變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間呈交錯對應布設，所述變形齒一 4-1與變形齒二 4-2的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道內部穿設有信號光纖33，所述信號光纖33與光纜1 一端相接，所述光纜1另一端引出至鋼管9外部且位于監(jiān)控站處，所述光纜1還連接測試單元5，所述測試單元5還與處理單元7相接。本實施例中，所述曲線形支架19為曲線形殼體，多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2對應布設在曲線形殼體19的內壁上。在光纜1外套裝保護性套管，如鋼管，保證光纜不受損壞。所述信號光纖33為外部包有多層保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等，也可以是塑料光纖、多芯光纖、細徑光纖或光子晶體光纖，或是多根信號光纖33并排夾持在變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間，或是多根信號光纖33通過樹脂合并為信號光纖束或信號光纖帶；所述信號光纖33外部包覆有一層防水材料層，如防水油膏，可進一步防止水分子對信號光纖33的侵蝕，延長了信號光纖33的使用壽命。本發(fā)明的使用方法是在監(jiān)測點位置的土中成孔，將本發(fā)明裝置整體埋設，金屬板 12接觸到基巖或其它結構體，光纜1從鋼管9穿出沿沉降板10周圍引出。當?shù)鼗鲁習r， 沉降板10隨地基同步下沉，沉降板10與金屬板12之間的距離減少，使曲線形支架19壓縮， 從而使布設在曲線形支架19內壁上相對兩側的多個變形齒一 4-1和多個變形齒二 4-2之間的距離減小，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2之間的距離變化使得信號光纖33的彎曲曲率變化，導致在信號光纖33內傳輸?shù)墓庑盘柟β实淖兓?，通過測試單元5測得該變化并將該信息傳遞給處理單元7，處理單元7經計算得到沉降板10下沉的位移。實施例2
如圖3所示，本實施例與實施例1不同的是所述沉降板10上設置有調整螺桿25， 所述調整螺桿25與沉降板10為螺紋配合，所述調整螺桿25下端與基板沈相接觸。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖4所示，本實施例與實施例2不同的是所述沉降板10與曲線形支架19之間設置有輔助彈簧20，所述輔助彈簧20與曲線形支架19通過固定點21相連接。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例2相同。實施例4 如圖5所示，本實施例與實施例3不同的是所述沉降板10上端面設置有凹槽， 所述調整螺桿25端冒位于所述凹槽內，所述調整螺桿25的上端面不高于沉降板10的上端面。所述輔助彈簧20上端還設置有基板沈，所述基板沈位于鋼管9內部且與輔助彈簧20 上端相接觸。所述調整螺桿25上固定安裝有卡簧M，所述卡簧M位于沉降板10下端面， 所述沉降板10下端面還固定連接滑桿23，所述滑桿23與基板沈滑動配合。一種優(yōu)選的做法是基板26與調整螺桿25配合的是盲螺紋孔。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例3相同。實施例5如圖6和7所示，本實施例與實施例1不同的是所述曲線形支架19為彈簧，彈簧是由彈簧絲38構成，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2對應布設在彈簧絲38中相鄰兩圈彈簧絲之間，且變形齒一 4-1與變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例6如圖8和9所示，本實施例與實施例1不同的是所述曲線形支架19為由波紋管 40構成，變形齒一 4-1與變形齒二 4-2對應布設在波紋管40的管壁41上內凹處的相對兩個側面上，且變形齒一 4-1與變形齒二 4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結構、 連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例7如圖10所示，本實施例與實施例1不同的是所述曲線形支架19為鋸齒形支架， 鋸齒形支架由鋸齒板27構成，且鋸齒板27由兩個鋸齒板相扣而成，兩塊鋸齒板27的相對面上布設有相互交錯對應的變形齒一 4-1和變形齒二 4-2。本實施例中，其余部分的結構、 連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例8如圖11所示，本實施例與實施例1不同的是所述信號光纖33的一端連接光反射裝置46，光反射裝置46固定在鋼管9內壁上，所述信號光纖33的另一端連接1X2光分路器45，所述1X2光分路器45通過光纜1與測試單元5相接，這樣可以使在信號光纖33中傳輸?shù)墓庑盘杻纱瓮ㄟ^曲線形支架19，從而進一步提高傳感精度。優(yōu)選的，信號光纖33的兩端均設置有光反射裝置46，則測試單元5通過檢測信號光纖33的兩端的光反射裝置46 的反射光信號功率之差，就可以得到該信號光纖33的損耗值，并可避免測試單元5中的光源、光探測器以及光纜1中的光纖鏈路性能的變化而引入的誤差，進一步提高測試結果的精度。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.一種光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于包括鋼管(9)和位于鋼管(9)上方的沉降板(10)，所述鋼管(9)與沉降板(10)之間設置有波紋管(11)，所述波紋管(11)上端與沉降板(10)連接，所述波紋管(11)下端與鋼管(9)連接，所述鋼管(9)的下端孔內安裝有金屬底板(15)，所述鋼管(9)內部設置有光纖彎曲傳感單元，所述光纖彎曲傳感單元上端與沉降板(10)下端面固定連接，所述光纖彎曲傳感單元下端與設置在鋼管(9)內壁上的金屬板(12)固定連接，所述金屬板(12)固定安裝在鋼管(9)上，所述光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架(19)以及連續(xù)布設在曲線形支架(19)內側相對兩個面上的多個變形齒一 (4-1)和多個變形齒二 G-2)，所述變形齒一 G-1)與變形齒二(4- 之間呈交錯對應布設，所述變形齒一(4-1)與變形齒二(4- 的頭部之間形成曲線形通道，所述曲線形通道內部穿設有信號光纖(33)，所述信號光纖(3 與光纜(1) 一端相接，所述光纜(1)另一端引出至鋼管(9)外部且位于監(jiān)控站處，所述光纜(1)還連接測試單元(5)，所述測試單元(5) 還與處理單元(7)相接。
2.按照權利要求1所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板(10)與曲線形支架(19)之間設置有輔助彈簧00)。
3.按照權利要求2所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述輔助彈簧00) 上端還設置有基板( )，所述基板06)位于鋼管(9)內部且與輔助彈簧00)上端相接觸。
4.按照權利要求1所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板(10)上設置有調整螺桿(25)，所述調整螺桿0 與沉降板(10)為螺紋配合，所述調整螺桿05) 下端與基板06)相接觸。
5.按照權利要求4所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述沉降板(10)上端面設置有凹槽，所述調整螺桿0 端冒位于所述凹槽內，所述調整螺桿0 的上端面不高于沉降板(10)的上端面。
6.按照權利要求4所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述調整螺桿05) 上固定安裝有卡簧(M)，所述卡簧04)位于沉降板(10)下端面，所述沉降板(10)下端面還固定連接滑桿(23)，所述滑桿與基板06)滑動配合。
7.按照權利要求1所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號光纖(33) 的一端連接光反射裝置(46)，所述信號光纖(3 的另一端連接1X2光分路器(45)，所述 1X2光分路器0 通過光纜(1)與測試單元( 相接。
8.按照權利要求1所述的光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述曲線形支架 (19)為曲線形殼體、彈簧、鋸齒形支架或波紋管。
9.按照權利要求1所述的光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述信號光纖(3 的兩端均設置有光反射裝置G6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了種光纖型地基沉降監(jiān)測裝置，包括鋼管和位于鋼管上方的沉降板，鋼管與沉降板之間設有波紋管，鋼管的下端孔內安裝有金屬底板，鋼管內部設有光纖彎曲傳感單元，光纖彎曲傳感單元上端與沉降板連接，光纖彎曲傳感單元下端與設置在鋼管內壁上的金屬板連接，光纖彎曲傳感單元包括曲線形支架以及連續(xù)布設在曲線形支架內側相對兩個面上的多個變形齒一和多個變形齒二，變形齒一與變形齒二之間呈交錯對應布設，變形齒一與變形齒二的頭部之間穿設信號光纖，信號光纖與光纜一端相接，光纜另一端引出至監(jiān)控站處，光纜還連接測試單元，測試單元還與處理單元相接。本發(fā)明具有較強的環(huán)境抗干擾能力，抗電磁干擾能力，可實現(xiàn)遠距離監(jiān)測。
文檔編號G01D5/353GK102538745SQ20101057661
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者杜兵 申請人:西安金和光學科技有限公司