[发明专利]基于光纤光栅的地下水多功能监测装置

说明书

本发明提供了一种基于光纤光栅的地下水多功能监测装置，属于水位测量技术领域，包括金属基体、活动密封件、第一腔室、第二腔室、第一光纤光栅应变片和进水通道。使用本发明提供的装置时，将金属基体沉入到地下水中，地下水在水压的作用下进入到进水通道，活动密封件不断压缩主腔室上部的第一腔室内的气体，通过第一光纤光栅应变片的波长值计算出气体压力，进而推导出液体压力，从而最终得到地下水的水位。本发明提供的基于光纤光栅的地下水多功能监测装置，利用光纤光栅应变片在压力状态下波长的变化最终推导出地下水的水位，同时能够检测地下水冻融状态，相对于传统的测量装置，其能够提供更为精确的检测结果和更为全面的检测功能。

技术领域

本发明属于水位测量技术领域，更具体地说，是涉及一种基于光纤光栅的地下水多功能监测装置。

背景技术

我国是一个水资源严重缺乏的国家，地下水作为水资源的重要组成部分，是生态系统平衡的重要屏障，随着生产速度以及人口比重增加，对水量的需求越来越来大。目前，地下水资源由于大量开采，水资源大量流失，水位下降会导致地下水降落漏斗。一些地区还会出现地面沉降，坍塌，路基缺少支持力，地面内陷。河流湖泊会逐渐减少导致干涸现象的出现。为了科学的利用和保护地下水水资源，更合理的开发地下水，要对地下水资源进行实时监控，防止地下水资源流失，而导致环境恶化。

传统的测量设备多采用测绳，根据末端悬挂着的物件到水面来判断地下水位，该方法有很大的缺点会有主观因素与误差。有时都无法判断物件是否接触到了水面，其测量方法误差大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤光栅的地下水多功能监测装置，旨在解决传统的测量设备，水位测量误差较大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种基于光纤光栅的地下水多功能监测装置，包括金属基体和活动密封件，所述金属基体的内部设有主腔室，所述活动密封件设于所述主腔室内且可沿所述主腔室的高度方向滑动，所述活动密封件将所述主腔室分隔成上部的第一腔室和下部的第二腔室，所述第一腔室为充满气体的密闭腔室且顶部安装有第一光纤光栅应变片，所述第二腔室的底部设有连通外界的进水通道。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体内设有第二光纤光栅应变片，所述第二光纤光栅应变片位于所述第一光纤光栅应变片的上方。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体的内部设有第三腔室，所述第三腔室位于所述第二腔室的下方且围设于所述进水通道的周向，所述第三腔室为充满液体的密闭腔室且侧壁安装有第三光纤光栅应变片。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体内开设有导线通道，所述导线通道内穿设有电连接所述第一光纤光栅应变片、所述第二光纤光栅应变片和所述第三光纤光栅应变片的连接导线。

在一种可能的实现方式中，所述活动密封件包括设于所述主腔室内的密封板，所述密封板的下端面连接有连接柱，所述连接柱的下端设有用于密封所述进水通道的密封块，所述密封块可沿所述进水通道的高度方向滑动。

在一种可能的实现方式中，第一腔室的上部设有限位挡环，所述限位挡环用于限定所述密封板向上滑动的行程。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体内开设有气体通道，所述气体通道的上端口开设于所述金属基体的顶部，所述气体通道的下端口开设于所述第一腔室的侧壁上且位于所述限位挡环的上侧。

在一种可能的实现方式中，所述进水通道的下端口封堵有渗水层。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体的外表面设有保护层。

在一种可能的实现方式中，所述金属基体的底部设有配重结构。