本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種隧道監(jiān)測(cè)裝置，包括感知模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊及終端設(shè)備，隧道包括隧道洞及沿隧道洞的邊沿形成的支撐層，感知模塊包括感知桿及傳感體，感知桿鋪設(shè)于支撐層上；傳感體包括敏感件及設(shè)置于敏感件的第一光纖光柵組和第二光纖光柵組，敏感件與感知桿連接，敏感件隨感知桿的移動(dòng)產(chǎn)生形變；第一光纖光柵組采集敏感件沿第一方向的第一應(yīng)變量，第二光纖光柵組采集敏感件沿第二方向的第二應(yīng)變量，第一方向與第二方向在水平面內(nèi)垂直；信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與第一光纖光柵組和第二光纖光柵組通信連接，將光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)；終端設(shè)備與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通信連接，顯示接收的電信號(hào)的第一應(yīng)變量和第二應(yīng)變量，利用光纖光柵采集應(yīng)變來(lái)反應(yīng)隧道形變的準(zhǔn)確性高。道形變的準(zhǔn)確性高。道形變的準(zhǔn)確性高。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種隧道監(jiān)測(cè)裝置
[0001]本專利技術(shù)涉及隧道監(jiān)測(cè)
，特別是涉及一種隧道監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
[0002]為了人們出行的方便，利用隧道將不便于修路的陸地或不便于建橋的海島連接起來(lái)是優(yōu)質(zhì)的選擇，可以是陸地與陸地的連接、陸地與海島的連接、以及海島與海島的連接。
[0003]但隨著隧道運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增長(zhǎng)，隧道容易產(chǎn)生裂損、滲漏水等變形沉降情況，從而威脅隧道的運(yùn)營(yíng)安全。尤其是大型結(jié)構(gòu)的海底隧道，其安全性有著至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)并獲得隧道結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)狀況進(jìn)行安全評(píng)估，這對(duì)隧道結(jié)構(gòu)后期的維修和養(yǎng)護(hù)具有重要意義。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)通常采用精密水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS法、三維激光掃描等傳統(tǒng)的方法對(duì)隧道的變形沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但精密水準(zhǔn)儀和全站儀需要人工進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，其測(cè)量結(jié)果會(huì)受人為因素的影響；GPS不能發(fā)現(xiàn)被監(jiān)測(cè)物體縱向方向的變形，且易受天氣的影響，在實(shí)際應(yīng)用中有較大的局限性；三維激光掃描在監(jiān)測(cè)過(guò)程中易受到外界光線等因素的影響，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差較大，不精確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]基于此，有必要針對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不夠精確的問(wèn)題，提供一種隧道監(jiān)測(cè)裝置。
[0006]一種隧道監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)隧道，所述隧道包括隧道洞及沿所述隧道洞的邊沿形成的支撐層，所述隧道監(jiān)測(cè)裝置包括感知模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊及終端設(shè)備，其中：
[0007]所述感知模塊包括感知桿及傳感體，所述感知桿鋪設(shè)于所述支撐層上，所述傳感體包括敏感件及設(shè)置于所述敏感件的第一光纖光柵組和第二光纖光柵組，所述敏感件與所述感知桿相連接，且隨所述感知桿的移動(dòng)產(chǎn)生形變，所述第一光纖光柵組用于采集所述敏感件沿第一方向的第一應(yīng)變量，所述第二光纖光柵組用于采集所述敏感件沿第二方向的第二應(yīng)變量，所述第一方向與所述第二方向在水平面內(nèi)相垂直；
[0008]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與所述第一光纖光柵組和所述第二光纖光柵組通信連接，用于將光信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和光信號(hào)所述第二應(yīng)變量轉(zhuǎn)為一一對(duì)應(yīng)地電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和電信號(hào)所述第二應(yīng)變量；
[0009]所述終端設(shè)備與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通信連接，用于顯示接收到的電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和電信號(hào)所述第二應(yīng)變量。
[0010]上述隧道監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)設(shè)置第一光纖光柵組和第二光纖光柵組采集敏感件在第一方向和第二方向即X方向和Y方向的第一應(yīng)變量和第二應(yīng)變量，以此來(lái)實(shí)時(shí)反映隧道水平面內(nèi)的形變，且利用信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與終端設(shè)備將采集的第一應(yīng)變量和第二應(yīng)變量進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)隧道的遠(yuǎn)距離自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這相對(duì)精密水準(zhǔn)儀和全站儀需要人工進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)而言，本申請(qǐng)避免了人工讀數(shù)的情況，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)不會(huì)受人為因素的影響；相
對(duì)于目前采用GPS法對(duì)隧道形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法而言，本申請(qǐng)一方面實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)隧道縱向即Y方向的變形，另一方面光纖光柵本身為二氧化硅材質(zhì)，耐腐蝕，可工作在惡劣環(huán)境中，不會(huì)受到天氣的影響；相對(duì)于目前采用三維激光掃描對(duì)隧道形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法而言，光纖光柵不受光源的影響，且光纖光柵對(duì)應(yīng)變的敏感程度高，故采用第一光纖光柵組和第二光纖光柵組采集敏感件在X方向和Y方向的第一應(yīng)變量和第二應(yīng)變量，以此來(lái)實(shí)時(shí)反映隧道水平面內(nèi)的形變，使得測(cè)量結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性高。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通信連接，用于處理電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量后獲得第一形變量，處理電信號(hào)的所述第二應(yīng)變量后獲得第二形變量；
[0012]所述終端設(shè)備與所述數(shù)據(jù)處理模塊通信連接，用于顯示接收的所述第一形變量和所述第二形變量。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光纖光柵組包括第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵與所述第二光纖光柵沿所述第一方向一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述敏感件的第一側(cè)與第二側(cè)，所述第一光纖光柵隨所述第一側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第一中心波長(zhǎng)漂移量，所述第二光纖光柵隨所述第二側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第二中心波長(zhǎng)漂移量；
[0014]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵通信連接，用于接收并將所述第一中心波長(zhǎng)漂移量和所述第二中心波長(zhǎng)漂移量信號(hào)處理后輸送至所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0015]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于將所述第一中心波長(zhǎng)漂移量與所述第二中心波長(zhǎng)漂移量做差值得到所述第一形變傾角。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二光纖光柵組包括第三光纖光柵和第四光纖光柵，所述第三光纖光柵與所述第四光纖光柵沿所述第二方向一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述敏感件的第三側(cè)與第四側(cè)，所述第三光纖光柵隨所述第三側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第三中心波長(zhǎng)漂移量，所述第四光纖光柵隨所述第四側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第四中心波長(zhǎng)漂移量；
[0017]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與所述第三光纖光柵和所述第四光纖光柵通信連接，用于接受將所述第三中心波長(zhǎng)漂移量和所述第四中心波長(zhǎng)漂移量信號(hào)處理后輸送至所述數(shù)據(jù)處理模塊；
[0018]所述數(shù)據(jù)處理模塊用于將所述第三中心波長(zhǎng)漂移量與所述第四中心波長(zhǎng)漂移量做差值得到所述第二形變傾角。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述感知桿內(nèi)部形成有第一空腔，所述敏感件的一端與所述感知桿相連接，所述敏感件的另一端懸置于所述第一空腔內(nèi)。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感體還包括配重，所述配重與所述敏感件背離所述感知桿的一端相連接。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述傳感體的數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述傳感體沿所述感知桿的長(zhǎng)度方向間隔分布。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括沉降感知板，所述沉降感知板鋪設(shè)于所述支撐層上，且其背離所述支撐層的一側(cè)鋪設(shè)有所述感知桿。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括保護(hù)罩，所述保護(hù)罩蓋設(shè)于所述感知桿背離所述沉降感知板的一側(cè)。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括沙土，所述沙土鋪設(shè)于所述沉降感知板與所述保護(hù)罩之間，所述感知桿設(shè)置于所述沙土內(nèi)。
附圖說(shuō)明
[0025]圖1為本專利技術(shù)提供的一種隧道監(jiān)測(cè)裝置已安裝于隧道的示意圖；
[0026]圖2為圖1中的一種感知模塊示意圖；
[0027]圖3為圖2的一種截面圖；
[0028]圖4為圖1中的一種第一光纖光柵和第三光纖光柵在傳感體上的分布圖；
[0029]圖5為圖1中的一種第二光纖光柵和第四光纖光柵在傳感體上的分布圖；
[0030]圖6為圖2中的一種感知桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7為圖2中的一種傳感體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8為本專利技術(shù)提供的一種隧道監(jiān)測(cè)裝置部分截面圖。
[0033]其中：
[0034]10、隧道監(jiān)測(cè)裝置；20、隧道；21、隧道洞；22、支撐層；a、第一方向；b、第二方向；
[0035]100、感知模塊；110、感知桿；111、第一空腔；112、安裝孔；120、傳感體；121、敏感件；122、第一光纖光柵組；1221、第一光纖光柵；1222、第二光纖光柵；123、第二光纖光柵組；1231、第三光纖光柵；1232、第四光纖本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種隧道監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)隧道，所述隧道包括隧道洞及沿所述隧道洞的邊沿形成的支撐層，其特征在于，包括感知模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊及終端設(shè)備，其中：所述感知模塊包括感知桿及傳感體，所述感知桿鋪設(shè)于所述支撐層上，所述傳感體包括敏感件及設(shè)置于所述敏感件的第一光纖光柵組和第二光纖光柵組，所述敏感件與所述感知桿相連接，且隨所述感知桿的移動(dòng)產(chǎn)生形變，所述第一光纖光柵組用于采集所述敏感件沿第一方向的第一應(yīng)變量，所述第二光纖光柵組用于采集所述敏感件沿第二方向的第二應(yīng)變量，所述第一方向與所述第二方向在水平面內(nèi)相垂直；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與所述第一光纖光柵組和所述第二光纖光柵組通信連接，用于將光信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和光信號(hào)所述第二應(yīng)變量轉(zhuǎn)為一一對(duì)應(yīng)地電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和電信號(hào)所述第二應(yīng)變量；所述終端設(shè)備與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通信連接，用于顯示接收到的電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量和電信號(hào)所述第二應(yīng)變量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊通信連接，用于處理電信號(hào)的所述第一應(yīng)變量后獲得第一形變量，處理電信號(hào)的所述第二應(yīng)變量后獲得第二形變量；所述終端設(shè)備與所述數(shù)據(jù)處理模塊通信連接，用于顯示接收的所述第一形變量和所述第二形變量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隧道監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述第一光纖光柵組包括第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵與所述第二光纖光柵沿所述第一方向一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于所述敏感件的第一側(cè)與第二側(cè)，所述第一光纖光柵隨所述第一側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第一中心波長(zhǎng)漂移量，所述第二光纖光柵隨所述第二側(cè)的應(yīng)變產(chǎn)生第二中心波長(zhǎng)漂移量；所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵通信連接，用于接收并將所述第一中心波長(zhǎng)漂移量和所述第二中心波長(zhǎng)漂移量信號(hào)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭順潮，周萬(wàn)歡，郭永興，程陽(yáng)，閆禹，李國(guó)紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：澳門(mén)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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