水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)及方法，屬于水利與水電工程安全領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著分布式光纖傳感理論、技術(shù)等的發(fā)展，其在大壩、堤防、水閘等水工結(jié)構(gòu)體及其基礎(chǔ)安全監(jiān)測中的應(yīng)用得到了越來越多的關(guān)注。但受控于技術(shù)本身、工期緊張、節(jié)省開支等多方面因素的制約，傳感光纖應(yīng)用于實(shí)際工程施工、蓄水、運(yùn)行期間的安全監(jiān)測時(shí)，常采用其出廠時(shí)的標(biāo)定系數(shù)，而未進(jìn)行現(xiàn)場率定，易導(dǎo)致所獲監(jiān)測數(shù)據(jù)精度不高甚至嚴(yán)重失真，從而影響后續(xù)關(guān)于結(jié)構(gòu)物安全狀況的分析評價(jià)。即使進(jìn)行了現(xiàn)場率定，但已有方法、技術(shù)、裝置，多存在率定效率低、率定距離短、承載重量輕、升溫降溫困難、溫度不易控制等弊端，給幾公里甚至幾十公里的長距離光纖快速率定帶來了極大困難；且多采用以段代線的思想，僅選取某一段進(jìn)行率定，用該段光纖系數(shù)的平均值作為整根傳感光纖的系數(shù)值，但實(shí)際上應(yīng)對整個(gè)長度范圍內(nèi)的光纖進(jìn)行率定。
[0003]本發(fā)明正是基于上述實(shí)際工程背景和技術(shù)現(xiàn)狀，為解決長距離大范圍的分布式傳感光纖高效率定問題而研制，以推動光纖傳感技術(shù)在水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測中的規(guī)?；瘧?yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)及方法，率定效率高、率定距離遠(yuǎn)、承載重量重、很好的控制溫度升降。
[0005]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)，包括絕熱桶、位于絕熱桶內(nèi)的若干率定模塊，若干率定模塊繞絕熱桶軸線環(huán)向布置，率定模塊包含通軸和溫度傳感器，通軸上纏繞著待測試光纜，待測試光纜與絕熱桶外的光纖溫度解調(diào)儀連接，溫度傳感器位于絕熱桶的桶底，溫度傳感器與絕熱桶外的主控制器連接，絕熱桶的桶壁內(nèi)設(shè)有用于加熱絕熱桶內(nèi)水的溫源熱絲，溫源熱絲與絕熱桶外的功率控溫表連接，功率控溫表通過電源與主控制器連接；絕熱桶的上方設(shè)有水箱，水箱水通過水管進(jìn)入絕熱桶中，在水管上安裝有電磁閥，電磁閥與主控制器連接。
[0006]作為優(yōu)選，所述絕熱桶的通軸上套有網(wǎng)罩，通軸通過螺紋與絕熱桶底部連接，通軸的頂部通過螺紋與頂板連接，頂板位于網(wǎng)罩內(nèi)。
[0007]作為優(yōu)選，所述絕熱桶包含桶體和桶蓋，桶體由外到內(nèi)包含外硬護(hù)桶、絕熱中層、熱絲放置層和內(nèi)硬護(hù)層，桶蓋為絕熱硬護(hù)板，桶體的頂部設(shè)有護(hù)板槽，絕熱硬護(hù)板下方安裝有可沿護(hù)板槽移動的護(hù)板橫軌。
[0008]作為優(yōu)選，所述桶蓋包含左桶蓋和右桶蓋，左桶蓋和右桶蓋為半圓形，在左桶蓋的直線邊上設(shè)有凹槽，右桶蓋的直線邊延伸有與凹槽配合的凸臺。
[0009]作為優(yōu)選，所述罩網(wǎng)沿著頂板及通軸環(huán)向布置，溫源熱絲沿著熱絲放置層進(jìn)行從底到高的整體環(huán)向布置，絕熱中層、內(nèi)硬護(hù)層靠近溫源熱絲一側(cè)均設(shè)有金屬護(hù)層。
[0010]作為優(yōu)選，所述溫度傳感器包含第一電子溫度計(jì)和第二電子溫度計(jì)，第一電子溫度計(jì)和第二電子溫度計(jì)通過螺紋與絕熱桶的底部連接，第一電子溫度計(jì)和第二電子溫度計(jì)分別與第一控溫表和第二控溫表連接，第一控溫表和第二控溫表與主控制器連接。
[0011]一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)的率定方法，包括以下步驟:
[0012]第一步，裝配各組件、連接各電路，沿著護(hù)板槽向兩邊推開帶護(hù)板橫軌的絕熱硬護(hù)板，將罩網(wǎng)移除，將頂板從通軸上旋出，將通軸從內(nèi)硬護(hù)層中旋出，將待測試光纜沿著通軸進(jìn)行螺旋狀纏繞，后經(jīng)罩網(wǎng)、外硬護(hù)桶、絕熱中層、熱絲放置層和內(nèi)硬護(hù)層引出到率定系統(tǒng)外；
[0013]第二步，將通軸旋入到內(nèi)硬護(hù)層中，將頂板通過螺紋旋接到通軸上，后將罩網(wǎng)旋入到內(nèi)硬護(hù)層中，構(gòu)成內(nèi)封閉環(huán)境，以待加熱，沿著護(hù)板槽向中間推入帶護(hù)板橫軌的絕熱硬護(hù)板，最后，封閉整個(gè)率定系統(tǒng)，將待測試光纜引至光纖溫度解調(diào)儀中，打開光纖溫度解調(diào)儀；
[0014]第三步，根據(jù)通軸上所纏繞的待測試光纜的長度，確定加水量，打開第一控溫表和第二控溫表，第一控溫表及第二控溫表上將實(shí)時(shí)顯示待測試光纜所在水體中的溫度，將第一控溫表及第二控溫表調(diào)至到需要加熱的溫度值，打開電源，通過功率控溫表對溫源熱絲進(jìn)行通電加熱，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，主控制器控制電源斷開，保持恒溫，率定開始；
[0015]第四步，在需要降溫時(shí)，主控制器控制電磁閥打開，水箱內(nèi)的冷水將通過水管對已加熱水體進(jìn)行熱量交換，實(shí)現(xiàn)降溫，待第一控溫表及第二控溫表達(dá)到待降溫?cái)?shù)值之后，主控制器控制電磁閥關(guān)閉，在該溫降數(shù)值下進(jìn)行率定；
[0016]第五步，將光纖溫度解調(diào)儀獲取的結(jié)果值與第一控溫表及第二控溫表上獲取的結(jié)果值基于光纖溫度傳感公式進(jìn)行比對分析，最終完成率定分析。
[0017]有益效果:本發(fā)明的一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)，彌補(bǔ)了已有技術(shù)中的不足，提供了一種可實(shí)現(xiàn)最大直徑20_、最大長度1800m、最大重量800kg的傳感光纖一次性率定系統(tǒng)和方法，本系統(tǒng)具有雙獨(dú)立電路、多功能溫升溫降控制裝置及多層保險(xiǎn)的恒溫設(shè)計(jì)等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)完整，可以實(shí)現(xiàn)水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖的流程化、自動化率定，在降低率定成本、提高率定精度和效率及推動傳感光纖工程實(shí)用化等方面具有突出優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0018]圖1水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)的1-1剖面圖；
[0020]圖3水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)2-2剖面圖；
[0021]圖4水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)頂板切面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0023]如圖1至圖4所示，本發(fā)明的一種水工結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測用光纖率定系統(tǒng)，包括絕熱桶、位于絕熱桶內(nèi)的若干個(gè)率定模塊。本發(fā)明在絕熱桶中對稱設(shè)有兩個(gè)率定模塊，兩個(gè)率定模塊繞絕熱桶的軸線環(huán)向分布，率定模塊包含通軸313和溫度傳感器，通軸313上纏繞著待測試光纜348，待測試光纜348與絕熱桶外的光纖溫度解調(diào)儀連接，溫度傳感器位于絕熱桶的桶底，溫度傳感器與絕熱桶外的主控制器361連接，絕熱桶的桶壁內(nèi)設(shè)有用于加熱絕熱桶內(nèi)水的溫源熱絲353，溫源熱絲353與絕熱桶外的功率控溫表310連接，功率控溫表310通過電源360與主控制器361連接；絕熱桶的上方設(shè)有水箱363，水箱363水通過水管進(jìn)入絕熱桶中，在水管上安裝有電磁閥362，電磁閥362與主控制器361連接。
[0024]在本發(fā)明中，所述絕熱桶的通軸313上套有網(wǎng)罩，通軸313通過螺紋與絕熱桶底部連接，通軸313的頂部通過螺紋與頂板302連接，頂板302位于網(wǎng)罩內(nèi)。通過頂板302和通軸313底部的螺紋將通軸313更好的固定在絕熱桶內(nèi)。絕熱桶包含桶體和桶蓋，桶體由外到內(nèi)包含外硬護(hù)桶337、絕熱中層349、熱絲放置層350和內(nèi)硬護(hù)層356，桶蓋為絕熱硬護(hù)板300，桶體的頂部設(shè)有護(hù)板槽301，絕熱硬護(hù)板300下方安裝有可沿護(hù)板槽301移動的護(hù)板橫軌304。通過多層的防護(hù)，更好的保持絕熱桶內(nèi)的水溫，更有利于待測試光纜348的率定，而且更利于水溫的提高，能量利用率高。桶蓋包含左桶蓋和右桶蓋，左桶蓋和右桶蓋為半圓形，在左桶蓋的直線邊上設(shè)有凹槽，右桶蓋的直線邊延伸有與凹槽配合的凸臺。在凸臺直角處，安裝有密封墊，這樣的凸臺和凹槽配合可密封的更緊密，更利于保溫。
[0025]在本發(fā)明中，罩網(wǎng)339沿著頂板302及通軸313環(huán)向布置，溫源熱絲353沿著熱絲放置層350進(jìn)行從底到高的整體環(huán)向布置，絕熱中層349、內(nèi)硬護(hù)層356靠近溫源熱絲353一側(cè)均設(shè)有金屬護(hù)層。外硬護(hù)桶337與內(nèi)硬護(hù)層356是金屬結(jié)構(gòu)，絕熱中層349是邊緣為金屬、內(nèi)部為絕熱材料的結(jié)構(gòu)。通軸313下端通過螺紋安裝在內(nèi)硬護(hù)層356上，通軸313的頂端通過螺紋與頂板302連接，頂板302上端面與罩網(wǎng)339連接，在內(nèi)硬護(hù)層356設(shè)有圓形底槽338，罩網(wǎng)339底部插入到圓形底槽338內(nèi)，罩網(wǎng)339沿著頂板302及通軸313環(huán)向布置，溫源熱絲353沿著熱絲放置層350進(jìn)行從底到高的整體環(huán)向布置。
[0026]在本發(fā)明中