[发明专利]可调节压差范围的光纤干涉型沉降仪、系统及测量方法

说明书

本发明公开了一种可调节压差范围的光纤干涉型沉降仪、系统及方法，包括水位压力测量部分和水箱；水位压力测量部分位于水箱底部，包括光纤、准直器、分光晶体、测量反射镜、参考反射镜、参考臂调节栓、测量臂调节栓和基体件；光纤连接准直器，准直器固定在基体件上；分光晶体设置在准直器的后侧，在分光晶体的上方设置测量反射镜，在分光晶体的后方设置参考反射镜，参考反射镜水平连接参考臂调节栓；分光晶体和测量反射镜位于基体件内，参考臂调节栓穿过基体件侧壁；测量臂调节栓设置在基体件底部；水箱为密封的，并有排气口、进水管和出水管；在水箱底部设有应力膜片。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种测量沉降的高精度光纤干涉沉降仪、包括该光纤干涉型沉降仪的测量系统及测量方法。

背景技术

在现今市场，随着各种大型工程的发展，越来越多的大坝坝基、土建等不得不开挖到基岩层电而直接建于覆盖层上，坝基或土建基层沉降变形的大小对大坝的应力与变形等有很大的影响。同时，很多野外公路、铁路交通的路边都存在山地滑坡的风险。

监测大坝、大型基建设施、山体的沉降常用的有液压式沉降仪及电磁式沉降仪。一般的液压式沉降仪要求测点远离监测站时，电式的液压式沉降仪无法适应，光纤光栅液压式沉降仪体积较大。市场上很多采用电磁式沉降仪，这种沉降仪的安装需要供电，无法在无人区进行安装和工作。

整个沉降测量系统中，测量点与监控房的距离比较远，同时测量沉降的精度还要求比较高，因此对于这种情况的沉降测量急需解决办法。

发明内容

为了解决背景技术部分提出的技术问题，本发明的目的是提供一种高精度光纤干涉沉降仪、包括该光纤干涉型沉降仪的测量系统及测量方法，能够解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供高精度光纤干涉型液压沉降仪，包括水位压力测量部分和水箱；

所述的水位压力测量部分位于水箱底部，包括光纤、准直器、分光晶体、测量反射镜、参考反射镜、参考臂调节栓、测量臂调节栓和基体件；所述的光纤连接准直器，准直器固定在基体件上；分光晶体设置在准直器的后侧，在分光晶体的上方设置测量反射镜，在分光晶体的后方设置参考反射镜，参考反射镜水平连接参考臂调节栓；分光晶体和测量反射镜位于基体件内，参考臂调节栓穿过基体件侧壁；测量臂调节栓设置在基体件底部；所述水箱为密封结构，并有排气口、进水管和出水管；在水箱底部设有应力膜片和测量反射镜。

通过设计可调节测量臂光程或参考臂光程来进行抵消压差产生的测量臂光程的初始长度，使得可调节压差范围的高精度光纤干涉型沉降仪在初始安装时处于水位计的测量臂光程与参考臂光程处于匹配测量量程范围内,从而进行沉降造成的液压测量。

上述的所述光纤、光纤准直器、膜片反射镜、应力膜片、参考反射镜、基体件、外壳构成水位压力测量部分，水箱则是水位压力测量需要的水。调节压差螺栓主要是调节测量光程的长度。在安装过程中，注入的水需要经过进水口后，注入密封水箱，将排气口打开。排气口处有水溢出后，说明水箱内再无气泡存在，则将排气口关闭。当出现压差比较大时，通过调节压差螺栓对光程进行调节。调节主要是缩短测量臂光程长度，使测量臂光程长度与参考臂光程长度相当，即在波长范围由1525nm-1565nm的宽带光源的干涉光谱中主要体现是一个干涉波谷。沉降测量范围由参考臂光程决定的。

本发明的第二方面，提供一种可调节压差法的高精度光纤干涉液压沉降仪测量系统，包括所述的补偿压差法的高精度光纤干涉液压沉降仪，所述光纤的一端连接有激光发生装置，并连接有激光信号处理设备，所述激光信号处理设备能够根据激光波长的变化，得出高精度光纤干涉液压沉降仪位置的水位压力的信息。

本发明的第三方面，提供了一种可调节压差法的高精度光纤干涉液压沉降仪的测量方法，包括以下步骤：

安装液压沉降仪时，先将水箱固定，水箱固定后，通过进水阀对水箱进行注水；通过水箱的顶部排气口将水箱内的气排出；使水箱内的水压增加到设定的位置，然后固定水压；