一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪的制作方法

本技术涉及地质勘探，尤其涉及一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪。

背景技术：

1、传统的监测仪器大都采用的是电测斜仪，电测斜仪极易受到电磁场的干扰，并需人工到边坡现场记录数据，自动化程度交底，无法达到实时监测。而光纤传感技术具有抗电磁干扰、抗腐蚀、远程监测、体小质轻、串接复用等优点，近年来被广泛的应用在边坡的监测中。

2、目前光纤传感多采用埋入边坡的方式进行监测，主要监测边坡的累积变形，存在监测参数单一且监测数据准确度差等问题，对于边坡因特殊情况发生整体移动或突发变形时不能及时的监测和预警。此外，大部分测斜装置埋入边坡后无法取出再利用，增加了监测成本。因此，亟需一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，用于竖直下放至测斜管内进行测斜，所述测斜仪包括至少一个测斜单元，所述测斜单元包括壳体以及设于所述壳体内的分布式光纤和弱光纤光栅，所述壳体包括薄壁钢管和第一导管，所述第一导管可转动地连接在所述薄壁钢管的第一端部，所述分布式光纤设于所述薄壁钢管的靠近第一导管的一端，所述弱光纤光栅设于所述薄壁钢管的另一端。

2、进一步地，所述薄壁钢管内设有等应变梁，所述等应变梁沿所述薄壁钢管的轴线设置，所述等应变梁的上端与所述薄壁钢管固定连接，所述等应变梁的下端连接有悬空的质量块，两个所述弱光纤光栅分别设置在等应变梁的两个表面，所述弱光纤光栅的两端延伸出薄壁钢管外侧。

3、进一步地，所述等应变梁为倒置的等腰三角形，所述等应变梁的底边与所述薄壁钢管连接，所述等应变梁的与所述底边对应的角连接有所述质量块。

4、进一步地，所述薄壁钢管上对应所述质量块的位置设置有用于对质量块进行限位的限位螺钉。

5、进一步地，所述薄壁钢管内还设有固定基座，所述等应变梁的上端连接在固定基座上。

6、进一步地，所述分布式光纤包括凹面滑轮和用于测量岩土体位移的光纤，所述第一导管通过转轴连接在所述薄壁钢管上，所述凹面滑轮固设在所述转轴上，所述光纤绕所述凹面滑轮设置且两端延伸出所述薄壁钢管外侧。

7、进一步地，所述薄壁钢管内还设置有用于缠绕从所述凹面滑轮引出的所述光纤的缠线柱。

8、进一步地，所述凹面滑轮的端面设有圆形槽，所述凹面滑轮上沿环向设置有中心凹槽，所述光纤绕所述圆形槽设置形成回路，且两端一起绕所述中心凹槽至少一周后引出，所述圆形槽和所述中心凹槽上设置有用于固定光纤的树脂胶。

9、进一步地，所述薄壁钢管和所述第一导管内设有固纤板和固线扣。

10、进一步地，所述壳体还包括第二导管，所述第二导管与所述薄壁钢管的第二端部连接；所述第二导管和所述第一导管上设置有导轮支架，所述导轮支架上设置有用于沿测斜管的行走槽移动的导轮。

11、本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下有益效果：

12、1)本实用新型提供的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，通过分布式光纤以及弱光纤光栅传感获取监测数据，能够同时获取倾角变化量和水平位移变化量，也可以单独进行倾角测量和水平位移测量，可保证监测数据准确性，且适用于不同的测量需求；

13、2)本实用新型提供的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，等应变梁的两个表面均设置有弱光纤光栅，在较大振动或大变形发生时会导致波长变化量突增，通过观测波长变化量可以实现突发变形预警；

14、3)本实用新型提供的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，薄壁钢管上设置有限位螺钉，可以在测斜仪储存或运输过程中，通过限位螺钉对质量块进行固定，避免因质量块大幅摆动造成等应变梁表面的弱光纤光栅的损坏或啁啾；

15、4)本实用新型提供的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，分布式光纤和弱光纤光栅设置在测斜仪的壳体内，可重复使用，重复修复，可有效降低成本。

技术特征：

1.一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，用于竖直下放至测斜管内进行测斜，所述测斜仪包括至少一个测斜单元，其特征在于，所述测斜单元包括壳体以及设于所述壳体内的分布式光纤和弱光纤光栅，所述壳体包括薄壁钢管和第一导管，所述第一导管可转动地连接在所述薄壁钢管的第一端部，所述分布式光纤设于所述薄壁钢管的靠近第一导管的一端，所述弱光纤光栅设于所述薄壁钢管的另一端。

2.根据权利要求1所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述薄壁钢管内设有等应变梁，所述等应变梁沿所述薄壁钢管的轴线设置，所述等应变梁的上端与所述薄壁钢管固定连接，所述等应变梁的下端连接有悬空的质量块，两个所述弱光纤光栅分别设置在等应变梁的两个表面，所述弱光纤光栅的两端延伸出薄壁钢管外侧。

3.根据权利要求2所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述等应变梁为倒置的等腰三角形，所述等应变梁的底边与所述薄壁钢管连接，所述等应变梁的与所述底边对应的角连接有所述质量块。

4.根据权利要求2所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述薄壁钢管上对应所述质量块的位置设置有用于对质量块进行限位的限位螺钉。

5.根据权利要求2所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述薄壁钢管内还设有固定基座，所述等应变梁的上端连接在固定基座上。

6.根据权利要求1所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述分布式光纤包括凹面滑轮和用于测量岩土体位移的光纤，所述第一导管通过转轴连接在所述薄壁钢管上，所述凹面滑轮固设在所述转轴上，所述光纤绕所述凹面滑轮设置且两端延伸出所述薄壁钢管外侧。

7.根据权利要求6所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述薄壁钢管内还设置有用于缠绕从所述凹面滑轮引出的所述光纤的缠线柱。

8.根据权利要求6所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述凹面滑轮的端面设有圆形槽，所述凹面滑轮上沿环向设置有中心凹槽，所述光纤绕所述圆形槽设置形成回路，且两端一起绕所述中心凹槽至少一周后引出，所述圆形槽和所述中心凹槽上设置有用于固定光纤的树脂胶。

9.根据权利要求1所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述薄壁钢管和所述第一导管内设有固纤板和固线扣。

10.根据权利要求1所述的基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪，其特征在于，所述壳体还包括第二导管，所述第二导管与所述薄壁钢管的第二端部连接；所述第二导管和所述第一导管上设置有导轮支架，所述导轮支架上设置有用于沿测斜管的行走槽移动的导轮。

技术总结
本技术涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种基于弱光纤光栅传感与分布式光纤传感的测斜仪；该测斜仪包括至少一个测斜单元，所述测斜单元包括壳体以及设于所述壳体内的分布式光纤和弱光纤光栅，所述壳体包括薄壁钢管和第一导管，所述第一导管可转动地连接在所述薄壁钢管的第一端部，所述分布式光纤设于所述薄壁钢管的靠近第一导管的一端，所述弱光纤光栅设于所述薄壁钢管的另一端。本技术通过分布式光纤以及弱光纤光栅传感获取监测数据，能够同时获取倾角变化量和水平位移变化量，也可以单独进行倾角测量和水平位移测量，可保证监测数据准确性，且适用于不同的测量需求。

技术研发人员：李东黎,张占荣,孙红林,汪晶,刘华吉,吴立,王亚飞,赵晋乾,刘强,抗兴培,程昊,林成远,程宏,李萍,张亮亮,田嵩山
受保护的技术使用者：中铁第四勘察设计院集团有限公司
技术研发日：20230801
技术公布日：2024/2/29