[发明专利]一种基于FBG的冻土含冰量分布式原位测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于FBG的冻土含冰量分布式原位测量方法及装置，包括：加热电源、内置电阻丝和FBG的管状传感器、FBG解调仪和分析处理监测数据的计算机。将制作完成的管状传感器通过直埋或钻孔埋设入待测冻土中；连接加热电源对管状传感器内置的电阻丝进行短期加热，热量通过导热性能良好的管状传感器扩散到周围冻土中；管状传感器内置的FBG感测温度变化，并通过FBG解调仪采集并记录FBG的波长读数；将波长数据处理转化为温度变化，得到升温过程中的温度特征值；最后通过率定试验建立的冻土含冰量i与温度特征值ΔT_t间的线性关系,得到冻土含冰量。本发明可以实现分布式、连续性测量冻土含冰量。

主权项

1.一种基于FBG的冻土含冰量分布式原位测量方法，其特征在于，包括如下步骤步骤一、将制作、封装完备的管状传感器植入待测冻土的相应位置，所述管状传感器包括管体、光纤、加热电阻丝和FBG传感器；步骤二、所述管状传感器管体在电流作用下开始升温；待扩散热流密度恒定后停止升温，管体开始降温；步骤三、FBG解调仪采集并记录加热特征时间区间[t₁,t₂]内FBG的波长读数，所述的t₁为扩散热流密度稳定后30s，t₂为管体开始降温的时间；步骤四、运用数据分析处理系统将波长数据转化为管体温度信息；计算管体的温度特征值，根据管体的温度特征值与冻土含冰量的线性关系：i＝k₁ΔT_t+b₁计算出冻土含冰量，其中i为冻土含冰量，ΔT_t为管状传感器所测的温度特征值，k₁、b₁为常数，通过若干组冻土试样的率定试验确定；所述管状传感器温度特征值为通电加热后管状传感器周围扩散热流密度恒定后，选取一个特征时间区间[t₁,t₂]内的等时间间隔所测得的温度的算术平均值与初始温度的差值。