[发明专利]一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统及方法，解决了现有技术中传感器不能直接用于近海海底滑坡物理模型试验的问题，具有能够实现近海海底不良地质条件下多元信息的采集，适用性强的有益效果，具体方案如下：一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统，包括光纤光栅解调仪，安置于近海外部；光纤光栅传感器，包括能够埋入滑坡体的光纤位移计，光纤位移计圆周套有耦合尾翼以增强光纤位移计与滑坡体的耦合强度；光纤连接器，光纤光栅传感器通过光纤连接器与光纤光栅解调仪连接。

技术领域

本发明涉及海底滑坡试验设备领域，尤其是一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统及方法。

背景技术

伴随着科技的进步与发展，陆地资源的匮乏，人类逐渐向海洋进军。我国21世纪成为大规模开发利用海洋的时期。越来越多的业内学者对海洋灾害开展研究，研究海洋灾害的手段分为数值模拟以及物理模型试验两种，其中物理模型试验是目前最切实可行的研究手段。

海洋灾害有多种多样，其中海底滑坡在众多海洋灾害中占主要部分，海底滑坡可以诱发海底火山的喷发，可以产生海啸，给人类带来巨大的伤亡和损失。目前人类对海底滑坡的探索仍然处于初级阶段，尚无成熟的监测体系。受科技水平影响，难以直接前往海底滑坡灾害现场采集数据，传统的数值模拟方法难以实现海底滑坡现场参数真实还原，因此物理模型实验是目前海底滑坡研究是首选方法。模型试验不仅能够直观的展现出海底滑坡的形态，更能为数值模拟提供可靠的模拟数据，加速推动人类对海洋的认知。发明人发现，传统的监测手段主要依靠传感器进行相关试验，目前尚无一套成套的系统来对滑坡体进行监测，另外，参考图4所示，现有传感器通过测量两个固定点3-2之间的相对位移来测量研究物体的变形，但传感器与滑坡体的耦合强度达不到测量形变的要求，或者传感器结构设置不合理，参考图1所示，传统光纤流速传感器感知元件固定在一根长锚杆1-2，由于尺寸过大，直接埋入滑坡体时会影响模型体内部构造，从而影响到试验的准确性，因此不能直接用于近海海底滑坡物理模型试验。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统，传感器设置合理，能够实现近海海底不良地质条件下多元信息的采集，适用性强，易于操作。

本发明的第二目的是提供一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统的监测方法，能够提高传感器设置的可靠性，得到检测物体的多元信息变化，实现多元信息的实时监测。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统，包括：

光纤光栅解调仪，安置于近海海底滑坡模型试验架；

光纤光栅传感器，包括能够埋入滑坡体的光纤位移计，光纤位移计圆周套有耦合尾翼以增强光纤位移计与滑坡体的耦合强度；

光纤连接器，光纤光栅传感器通过光纤连接器与光纤光栅解调仪连接。

上述的监测系统中，光纤位移计不是简单通过固定点进行固定，而是通过耦合尾翼的设置嵌入到模型试验中滑坡体内部，通过耦合尾翼的设置，充分提高了光纤位移计与滑坡体的接触面积，使得光纤位移计与滑坡体中富水高岭土的耦合强度满足测量形变的要求，光纤光栅传感器通过光纤连接器将采集到的数据传送给光纤光栅解调仪，实现模型试验中滑坡体的位移监测。

如上所述的一种用于近海海底滑坡物理模型试验的监测系统，所述耦合尾翼包括位于所述光纤位移计两侧的第一尾翼和第二尾翼，第一尾翼和第二尾翼均套于光纤位移计环向方向，且第一尾翼和第二尾翼之间间隔设定的距离，第一尾翼和第二尾翼分别套于光纤位移计的两头，光纤位移计嵌入滑坡体后，第一尾翼或第二尾翼随着滑坡体的运动，二者之间的距离发生变化，通过两段尾翼之间的相对尾翼就能够得出滑坡体所产生的变形。