[发明专利]一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪、系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪、系统及方法，其技术方案为：包括水箱、压力补偿装置和水位压力测量装置，水箱用于提供水位压力测量需要的水；压力补偿装置设置于水箱内部，用于对水位测量进行压力补偿；在水位压力测量装置测量过程中能够对其施加外界作用力；水位压力测量装置设置于水箱下方，包括与压力补偿装置相连的应力膜片，所述应力膜片连接光纤，光纤上间隔固定若干光纤光栅传感器。本发明利用外界力来对应力膜片受到的应力进行部分抵消，可以使沉降仪能够适应高压差水位里保持高精度的沉降测量；并能够进行远距离对沉降进行实时监测。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪、系统及方法。

背景技术

在现今市场，随着水利水电工程及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。因此，对于建于覆盖层上的大坝和大型基建工程而言，基层的沉降监测是这些大坝和大型基建设施最重要的安全监测项目之一。整个沉降测量系统的基准水平面与测量处的水位差远远超过水位计测量量程。

监测大坝和大型基建设施的沉降常用的有液压式沉降仪及电磁式沉降仪。发明人发现，一般的液压式沉降仪要求测点高程与位于大坝或大型基建的下游坡处的观测房高程基本相同，而坝基或基层覆盖层顶部高程通常均位于下游河道死水位以下，因此一般的液压式沉降仪无法适用于高压差，高精度的沉降测量。

目前市场上很多采用电磁式沉降仪，这种沉降仪的安装需要将沉降管从坝基或基层垂直引致顶部，严重地影响整体基建设施施工。整个沉降测量系统的基准水平面与测量处的水位差远远超过水位计测量量程，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

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪、系统及方法，利用外界力来对应力膜片受到的应力进行部分抵消，可以使沉降仪能够适应高压差水位里保持高精度的沉降测量；并能够进行远距离对沉降进行实时监测。

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，本发明的实施例提供了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪，包括：

水箱，用于提供水位压力测量需要的水；

压力补偿装置，设置于水箱内部，用于对水位测量进行压力补偿；在水位压力测量装置测量过程中能够对其施加外界作用力；

水位压力测量装置，设置于水箱下方，包括与压力补偿装置相连的应力膜片，所述应力膜片连接光纤，光纤上间隔固定若干光纤光栅传感器。

作为进一步的限定，所述光纤光栅传感器包括通过光纤串联的光纤光栅应力传感器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅应力传感器能够返回波长变化值，光纤光栅温度传感器的测量值作为光纤光栅应力传感器变化值的修正参考。

作为进一步的限定，所述光栅应力传感器和光纤光栅温度传感器通过基座固定于外壳内部，所述应力膜片设于外壳顶部。

作为进一步的限定，所述压力补偿装置包括浮子、限位栓，浮子顶端通过限位栓与水箱固定，浮子底端通过连接件与应力膜片相连。

作为进一步的限定，所述水箱一侧连接入水管，另一侧连接出水管；所述入水管安装限压阀，所述出水管安装水阀。

作为进一步的限定，所述入水管和出水管关于水箱对称安装。

作为进一步的限定，所述水箱顶部设有排气口。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降系统，包括所述的基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪。