專利名稱：光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一種地基監(jiān)測裝置，尤其是涉及一種光纖型大變形地基沉降監(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。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(chǎn)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(chǎn)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。另外在涉及凍土地帶的沉降監(jiān)測中一方面希望能遠距離監(jiān)測，同時希望有較大的動態(tài)范圍?，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，提供一種光纖型大變形地基沉降監(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，抗電磁干擾能力，以及較大的動態(tài)監(jiān)測范圍，不僅可實現(xiàn)遠距離監(jiān)測，還可以構建陣列型傳感裝置，具有廣闊的應用前景。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大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于包括底盤、穿設在底盤上的鋼絲、設置在底盤上方的支架上盤和安裝在支架上盤右部的滑輪，所述鋼絲一端固定在探測孔的固定點上，所述鋼絲另一端繞過滑輪且端頭懸掛負載，所述底盤與支架上盤之間通過支撐桿相連接，所述支架上盤上還固定安裝有殼體，所述殼體通過軸與滑輪連接，所述軸與殼體之間為滑動配合，所述殼體內部設置有移動板，所述移動板與殼體內壁通過導槽滑動配合，所述移動板與位于殼體內部的軸之間為螺紋配合，所述移動板與殼體內壁之間設置有光纖彎曲傳感單元，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殼體外部且位于監(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。上述的光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述光纖彎曲傳感單元與
3移動板之間設置有輔助彈簧。上述的光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述殼體一側安裝有調整螺桿，所述調整螺桿與殼體之間為螺紋配合，所述調整螺桿一端位于殼體內部且與設置在殼體內部的調整板相接觸，所述光纖彎曲傳感單元位于調整板與移動板之間，所述調整板與殼體之間通過導槽滑動配合。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一端設置有光反射裝置，所述信號光纖的另一端連接ι χ 2光分路器，所述1X 2光分路器還與處理單元相接。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。8、鋼絲在負載下使滑輪轉動，滑輪又使軸旋轉，從而改變光纖彎曲測試單元的狀態(tài)，一方面充分利用了光纖傳感技術的高靈敏度，又同時可以支持滑輪的旋轉的更多，使本裝置具有更大的動態(tài)范圍。綜上所述，本發(fā)明充分利用了現(xiàn)有光纖通信技術和光纖傳感技術的優(yōu)點，使得該裝置不僅可以遠距離監(jiān)測，同時具有大的監(jiān)測動態(tài)范圍，還可以構建陣列型傳感裝置，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為圖1的A-A剖視圖。
圖3為實施例1中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖4為實施例2的結構示意圖。
圖5為實施例2中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖6為實施例3的結構示意圖。
圖7為實施例3中曲線形支架的內部結構示意圖。
圖8為實施例4的結構示意圖。
圖9為實施例5的結構示意圖。
圖10為實施例6的結構示意圖。圖11為實施例7的結構示意圖。附圖標記說明1-光纜；2-底盤；3-支撐桿；4-支架上盤；4-1-變形齒一；4-2-變形齒二；5-測試單元；6-殼體；7-處理單元；8-探測孔；9-鋼絲；10-滑輪；11-導槽；12-移動板；13-軸承；15-軸；16-負載；17-固定點一；19-曲線形支架；20-輔助彈簧；21-固定點二 ；22-調整螺桿；23-調整板；27-鋸齒板；33-信號光纖；38-彈簧絲；40-波紋管；41-管壁；45-1X2光分路器；46-光反射裝置。
具體實施例方式實施例1如圖1、2和3所示的一種光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，包括底盤2、穿設在底盤2上的鋼絲9、設置在底盤2上方的支架上盤4和安裝在支架上盤4右部的滑輪10，所述鋼絲9 一端固定在探測孔8的固定點一 17上，所述鋼絲9另一端繞過滑輪10且端頭懸掛負載16，所述底盤2與支架上盤4之間通過支撐桿3相連接，所述支架上盤4上還固定安裝有殼體6，所述殼體6通過軸15與滑輪10連接，所述軸15與殼體6之間為滑動配合，所述殼體6內部設置有移動板12，所述移動板12與殼體6內壁通過導槽11滑動配合，所述移動板12與位于殼體6內部的軸15之間為螺紋配合，所述移動板12與殼體6內壁之間設置有光纖彎曲傳感單元，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另一端引出至殼體6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。位于外部的光纜1外套裝有保護性套管，如鋼管，以保證光纜不受損壞。所述信號光纖33為外部包有多層保護層的光纖，所述信號光纖 33為外部包有多層光纖保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等，也可以為塑料光纖、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)明的使用方法為在監(jiān)測點位置的土體中鉆一探測孔8，固定點一 17位于探測孔8中設定位置，鋼絲9的一端固定在固定點一 17處，探測孔8的出口設置有由底盤2、支撐桿3和支架上盤4構成的拉力支架，鋼絲9通過滑輪10連接一負載16，對鋼絲9施加恒定的荷載；軸15的一端固定有滑輪10，軸15另一端延伸至殼體6內部，且位于殼體6內部的軸15表面布設有螺紋，該螺紋與位于殼體6內的移動版12是螺紋配合，一種優(yōu)選的做法是軸15與殼體6通過軸承13連接在一起。當監(jiān)測點處的土體下沉時，底盤2及附著在底盤2上的部件均同步下沉，這時在負載16的作用下鋼絲9使滑輪轉動，從而使軸15轉動并在軸15的螺紋作用下使移動板12移動，移動板12移動使曲線型殼體19壓縮，導致布設在曲線形殼體19的內壁上相對兩側的多個變形齒一 4-1與多個變形齒二 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(jīng)計算得到土體下沉的位移。實施例2如圖4和5所示，本實施例與實施例1不同的是所述曲線形支架19由彈簧絲38 構成，變形齒一 4-1和變形齒二 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之間相互交錯布設。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3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為波紋管40， 變形齒一 4-1和變形齒二 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和變形齒二 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4如圖8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5如圖9所示，本實施例與實施例1不同的是所述光纖彎曲傳感單元與移動板12 之間設置有輔助彈簧20，輔助彈簧20通過固定點二 21與曲曲線形支架19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1相同。實施例6如圖10所示，本實施例與實施例1不同的是所述信號光纖33的一端設置有光反射裝置46，光反射裝置46固定在殼體6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還與處理單元7相接，這樣可以使在信號光纖33中傳輸?shù)墓庑盘杻纱瓮ㄟ^使光纖彎曲的曲線型殼體19，從而進一步提高傳感精度。優(yōu)選的，在信號光纖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。實施例7
如圖11所示，本實施例與實施例1不同的是所述殼體6—側安裝有調整螺桿22， 所述調整螺桿22與殼體6之間為螺紋配合，所述調整螺桿22 —端位于殼體6內部且與設置在殼體6內部的調整板23相接觸，所述光纖彎曲傳感單元位于調整板23與移動板12之間，所述調整板23與殼體6之間通過導槽11滑動配合。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
1.一種光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于包括底盤O)、穿設在底盤(2) 上的鋼絲(9)、設置在底盤( 上方的支架上盤(4)和安裝在支架上盤(4)右部的滑輪(10)，所述鋼絲(9)一端固定在探測孔⑶的固定點一(17)上，所述鋼絲(9)另一端繞過滑輪(10)且端頭懸掛負載(16)，所述底盤( 與支架上盤(4)之間通過支撐桿C3)相連接，所述支架上盤(4)上還固定安裝有殼體(6)，所述殼體(6)通過軸(1 與滑輪(10)連接，所述軸(1 與殼體(6)之間為滑動配合，所述殼體(6)內部設置有移動板(12)，所述移動板(12)與殼體(6)內壁通過導槽(11)滑動配合，所述移動板(12)與位于殼體(6)內部的軸(15)之間為螺紋配合，所述移動板(12)與殼體(6)內壁之間設置有光纖彎曲傳感單元，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(4-1)與變形齒二(4- 之間呈交錯對應布設，所述變形齒一與變形齒二 G-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(3 與光纜(1) 一端相接，所述光纜(1)另一端引出至殼體(6)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所述的光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，其特征在于所述光纖彎曲傳感單元與移動板(1 之間設置有輔助彈簧00)。
3.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，其特征在于所述殼體(6) 一側安裝有調整螺桿(22)，所述調整螺桿0 與殼體(6)之間為螺紋配合，所述調整螺桿 (22) 一端位于殼體(6)內部且與設置在殼體(6)內部的調整板相接觸，所述光纖彎曲傳感單元位于調整板與移動板(1 之間，所述調整板與殼體(6)之間通過導槽(11)滑動配合。
4.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 的一端設置有光反射裝置(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 還與處理單元(7)相接。
5.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，其特征在于所述曲線形支架(19)為曲線形殼體、彈簧、鋸齒形支架或波紋管。
6.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)明公開了一種光纖型大變形地基沉降監(jiān)測裝置，包括底盤、穿設在底盤上的鋼絲、設置在底盤上方的支架上盤和安裝在支架上盤右部的滑輪，鋼絲一端固定在探測孔上，鋼絲另一端繞過滑輪且端頭懸掛負載，底盤與支架上盤之間通過支撐桿連接，支架上盤上還固定安裝殼體，殼體內部設有移動板，移動板與殼體內壁之間設有光纖彎曲傳感單元，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的頭部之間穿設信號光纖，信號光纖與光纜一端相接，另一端引出至監(jiān)控站，光纜還連接測試單元，測試單元還與處理單元相接。本發(fā)明可實現(xiàn)遠距離監(jiān)測，還可構建陣列型傳感裝置。
文檔編號G01D5/26GK102538746SQ20101057661
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