[发明专利]一种新型直埋加热测温光缆

说明书

本发明公开了一种新型直埋加热测温光缆，用于监测岩土体渗流位置及流量。本发明基于以下工作原理：两条发热导线和两条光纤套管(每条套管内装有2条测温光纤)被塑料骨架分隔于四个绝热区域，横截面上光纤套管分别位于0°和180°方位角位置，发热导线则位于120°和240°方位角位置。用钢带(或钢绞线)将发热导线和光纤套管包裹形成环圈，其外再覆以导热外护套。使用时，发热导线通电发出的热量，经过钢带(或钢绞线)和导热护套，传导至光纤套管内的测温光纤，传导过程中热量向外散失。根据两条光纤套管内的测温光纤温度变化情况，可判断出光缆周围是否出现渗流及流量。

技术领域

本发明涉及一种水利工程监测装置，具体涉及一种可以监测岩土体渗流位置及流量的长距离传热桥式直埋加热测温光缆。

背景技术

岩土体渗流是影响堤坝、边坡基坑等稳定性的主要因素，为了确保岩土体周边构筑物的安全，有必要对岩土体进行渗流监测。

近年来，分布式光纤传感技术发展迅速，其分布式、长距离、防腐蚀、抗干扰等突出优点，使这类技术在实际工程监测中不断得到推广和应用。与传统测温方法比较，分布式光纤传感技术可以同时测量几万个点，并可对每个测量点进行准确定位。

目前，现有的DTS技术在岩土体渗流的监测方面有如下不足：发热材料发出的热量一部分直接传递给测温光纤，一部分向外散失，当外界环境有渗流时，仍然只有一部分热量向外散失，而测温光纤还能够接收到发热材料发出的热量；本发明的传热桥结构中，发热导线发出的热量通过传热桥将热量传导给测温光纤，同时向周围环境散发热量，环境中渗流量越大，散热越快，测温光纤接收到的热量越少，甚至没有热量，由此可以提高测温光缆对渗流的灵敏度。

发明内容

本发明提供了一种用于监测岩土体流渗及流量的新型直埋加热测温光缆。本发明的特点：

1.长距离恒定功率加热。在本发明测温光缆中布设的连续发热导线，当额定电流通过时，导线上每延米都以恒定的功率发热。

2.双线自回路。在本发明测温光缆的尾端，两条发热导线在光缆尾端连接形成通电回路；1号光纤套管中的1号测温光纤和2号光纤套管中的1号测温光纤相熔接形成测温回路，1号光纤套管中的2号测温光纤和2号光纤套管中的2号测温光纤相熔接形成测温回路。双线自回路的设计，确保光缆可以独立工作，不需要额外铺设辅助光缆和电缆。

3.传热桥式热传导。本发明测温光缆中，发热导线通电产生的热量，通过钢带(或钢绞线)和导热外护套传导给光纤套管中的测温光纤，热量在传导过程中，不断向外界环境散失，环境中渗流越大，散热越快，传导给测温光纤的热量就越少。

4.差异化测量升温。本发明测温光缆中，1号光纤套管距离发热导线较远，2号光纤套管距离发热导线较近，在导线通电发热过程中，两个光纤套管受热程度不同，光纤套管中测温光纤的升温速率不同，根据两个测温光纤的升温速率差异判断出渗流处的水流量，能够更加精准的反映岩土体渗流状态。

5.骨架支撑。两条发热导线和两条光纤套管被塑料骨架分隔于四个绝热区域，塑料骨架既有隔热作用，又有支撑保护作用，避免光纤套管和导线被压坏。

6.铠装保护。针对不同的监测环境，可以选用钢带与钢绞线不同的铠装保护，以利于光缆直接深埋于岩土体中。钢带与钢绞线既可以作为铠装保护测温光纤和发热导线，也可以作为传热介质进行热传导。

附图说明

说明书附图为本发明具体实施方式的结构示意图

附图1为本发明测温光缆的横截面示意图。

图中的标号：1号光纤套管11、2号光纤套管12、1号发热导线21、2号发热导线22、塑料骨架3、钢带(或钢绞线)4、导热外护套5。

附图2为本发明测温光缆中，测温光纤和发热导线在测温光缆尾端的连接方式示意图。