一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法，其装置包括外圆模块、中层模块和内芯模块；内芯模块包含第四传感光纤和三角内支架，第四传感光纤外依次设有硬质保护层、隔热保护层，在隔热保护层外设有三角内支架；中层模块包含第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤和外圆弧填充层，第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤位于三角内支架与外圆模块之间；外圆模块为圆环状，包含不少于两组的隔渗增强段和增渗加强段，隔渗增强段和增渗加强段交替分布。本发明专利技术融合构建了内嵌隔渗增强段和增渗加强段和配套渗流监测的三芯光纤和标定用的单芯光纤相融合的新型的渗流性态监测用传感光缆，其具有智能化、数字化、集成化和小型化优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法，属于水工程结构健康监测领域。
技术介绍
我国筑坝历史悠久，各型水工结构物建设遍及全国，水工程是一项规模庞大、结构复杂、外部荷载多变的系统工程，干扰及影响水工程安全的因素众多，且水工程的安全运行对保障人们和社会安全具有重要作用，实现水工程动态安全动态预判与实时监控，对保障水工程的安全运行，提升科学管理，减少灾后损失有着十分重要的意义。为能及时掌控水工结构物的安全性态，需要在结构物内布置各种类型的传感元件，而对于传统的传感装置而言，其经常会出现抗电磁干扰能力差、易受到潮湿环境影响、使用寿命短、单点单物理量监测、引线过多、极其容易出现测值漂移等影响监测效果的问题，为此，需要研发先进、实用的监测技术及设备，而对于传感光纤而言，其抗电磁干扰能力强、不易受到外部环境影响、使用寿命长、可实现分布式多参量监测、不容易出现测值漂移、价格低廉、布设方便等优点，因此，基于传感光纤技术在水工程的应用研究意义极为重大。对于水工程中的渗流性态的监测问题更是困扰水工程安全的重要影响因素，常规的监测手段极少，且面临着很多难于解决的问题，对于基于光纤传感技术的渗流性态监测更是工程实用化方面上的空白，其次，当前还很难找到一款专门针对渗流性态监测用的传感光缆，常规的传感光缆由于宽泛的使用对象和范围，很难在渗流性态监测上呈现出较好的监测效果，为此，需要研发一种专门针对水工程的渗流监测的传感光纤。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种渗流性态监测用传感光缆及使用方法，融合构建了内嵌隔渗增强段和增渗加强段和配套渗流监测的三芯光纤和标定用的单芯光纤相融合的新型的渗流性态监测用传感光缆，其具有智能化、数字化、集成化和小型化优势。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的渗流性态监测用传感光缆，包括外圆模块、中层模块和内芯模块，中层模块位于外圆模块与内芯模块之间；所述内芯模块包含第四传感光纤和三角内支架，所述第四传感光纤外包裹有硬质保护层，硬质保护层外设有隔热保护层，在隔热保护层外设有三角内支架，第四传感光纤位于三角内支架的中心位置；所述中层模块包含第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤和外圆弧填充层，所述第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤位于三角内支架与外圆模块之间，在三角内支架与外圆模块之间填充有外圆弧填充层用于固定第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤；所述外圆模块为圆环状，包含不少于两组的隔渗增强段和增渗加强段，所述隔渗增强段和增渗加强段交替分布，隔渗增强段和增渗加强段包裹第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤。作为优选，所述硬质保护层为三个内硬质四边层，内硬质四边层为一个内角为60°的平行四边形，第四传感光纤位于三个内硬质四边层交界处的中心位置，三角内支架为等边三角形。作为优选，所述隔热保护层包含三组防渗三角层和隔热三角层，每组防渗三角层和隔热三角层位于三角内支架的一个角，每组防渗三角层和隔热三角层关于三角内支架的角平分线对称分布，防渗三角层和隔热三角层与内硬质四边层无缝衔接。作为优选，所述外圆模块包含三组的隔渗增强段和增渗加强段，隔渗增强段和增渗加强段均为扇形状，隔渗增强段和增渗加强段均圆周均匀分布，三个隔渗增强段的渗透系数各不相同，三个增渗加强段的渗透系数也各不相同。作为优选，三个隔渗增强段的渗透系数顺时针递减，三个增渗加强段的渗透系数逆时针递增，防渗最好的隔渗增强段与渗透最好的增渗加强段相邻分布。为了增加增渗加强段渗流水体的渗透性，且与隔渗增强段形成对比，增渗加强段不能太长，且在隔渗增强段中间位置处：隔渗增强段弧长要比增渗加强段弧长要长，至少是2倍。一种如上述的渗流性态监测用传感光缆的使用方法，包括以下步骤：第一步，按照实际工程布设需要，配备长度与出厂参数相同而紧套护层颜色不同的四根普通传感光纤，依次构建外圆模块、中层模块和内芯模块，然后按照由内到外的顺序依次将内芯模块、中层模块和外圆模块进行装配；第二步，在将渗流性态监测用传感光缆装配完毕之后，首先对渗流性态监测用传感光缆进行测试标定，然后将渗流性态监测用传感光缆铺设到待监测渗流的结构物中，并且记录不同方向上的普通传感光纤外的紧套护层颜色与其对应的方向；第三步，在布设到待监测渗流的结构物初期，通过对三角内支架进行加热，待渗流性态监测用传感光缆被加热到一定程度，待渗流性态监测用传感光缆温度达到一定数值后，停止对三角内支架进行加热，等一段时间后，观测第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤温度降低程度，进而确定不同方向上监测精度，根据不同方向上不同监测精度的传感光纤进而实现对需要监测渗流的结构物的多层级校正和监测；第四步，当渗流水体穿过待监测渗流的结构物孔隙后，不均匀分布的渗流水体会从不同方向将到达渗流性态监测用传感光缆周围，此时通过隔渗增强段和增渗加强段作用，第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤将从不同方向上感受到渗流水体所带来的温度的变化，通过获取渗流性态监测用传感光缆时间与空间上光信息变化曲线，进而绘制不同位置处不同时间刻度上光信息时程曲线，通过光信息时程曲线变化来辨识待测结构体的渗流性态。有益效果：本专利技术的渗流性态监测用传感光缆，其结构完整，流程化和自动化强，融合构建了内嵌隔渗增强段和增渗加强段和配套渗流监测的三芯光纤和标定用的单芯光纤相融合的新型的渗流性态监测用传感光缆，具有智能化、数字化、集成化和小型化优势，基于材料的特殊属性，创新性地提出隔渗增强段与增渗加强段的交错融合，有效增加了增渗加强段渗流性态的监测，可实现多方向多精度梯度渗流特性辨识，极大的提高了结构体渗流性态监测的精度，为能从静动态层面时间与空间上实现渗流性态定量与定性评估，为水工安全运行提供重要的保障。附图说明图1为本专利技术的结构图；其中：200-第一隔渗增强段、201-第一传感光纤、202-第三增渗加强段、203-内硬质四边层、204-第四传感光纤、205-防渗三角层、206-第三隔渗增强段、207-隔热三角层、208-第二增渗加强段、209-外圆弧填充层、210-第三传感光纤、211-第二隔渗增强段、212-第二传感光纤、213-第一增渗加强段、214-三角内支架。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，本专利技术的一种渗流性态监测用传感光缆，包括外圆模块、中层模块、内芯模块；外圆模块包括外弧长为2π/15、渗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渗流性态监测用传感光缆，其特征在于：包括外圆模块、中层模块和内芯模块，中层模块位于外圆模块与内芯模块之间；所述内芯模块包含第四传感光纤和三角内支架，所述第四传感光纤外包裹有硬质保护层，硬质保护层外设有隔热保护层，在隔热保护层外设有三角内支架，第四传感光纤位于三角内支架的中心位置；所述中层模块包含第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤和外圆弧填充层，所述第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤位于三角内支架与外圆模块之间，在三角内支架与外圆模块之间填充有外圆弧填充层用于固定第一传感光纤、第二传感光纤和第三传感光纤；所述外圆模块为圆环状，包含不少于两组的隔渗增强段和增渗加强段，所述隔渗增强段和增渗加强段交替分布，隔渗增强段和增渗加强段包裹第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤。

【技术特征摘要】
1.一种渗流性态监测用传感光缆，其特征在于：包括外圆模块、中层模块和内芯
模块，中层模块位于外圆模块与内芯模块之间；
所述内芯模块包含第四传感光纤和三角内支架，所述第四传感光纤外包裹有硬质保
护层，硬质保护层外设有隔热保护层，在隔热保护层外设有三角内支架，第四传感光纤
位于三角内支架的中心位置；
所述中层模块包含第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤和外圆弧填充层，
所述第一传感光纤、第二传感光纤、第三传感光纤位于三角内支架与外圆模块之间，在
三角内支架与外圆模块之间填充有外圆弧填充层用于固定第一传感光纤、第二传感光纤
和第三传感光纤；
所述外圆模块为圆环状，包含不少于两组的隔渗增强段和增渗加强段，所述隔渗增
强段和增渗加强段交替分布，隔渗增强段和增渗加强段包裹第一传感光纤、第二传感光
纤、第三传感光纤。
2.根据权利要求1所述的渗流性态监测用传感光缆，其特征在于：所述硬质保护
层为三个内硬质四边层，内硬质四边层为一个内角为60°的平行四边形，第四传感光纤
位于三个内硬质四边层交界处的中心位置，三角内支架为等边三角形。
3.根据权利要求2所述的渗流性态监测用传感光缆，其特征在于：所述隔热保护
层包含三组防渗三角层和隔热三角层，每组防渗三角层和隔热三角层位于三角内支架的
一个角，每组防渗三角层和隔热三角层关于三角内支架的角平分线对称分布，防渗三角
层和隔热三角层与内硬质四边层无缝衔接。
4.根据权利要求3所述的渗流性态监测用传感光缆，其特征在于：所述外圆模块
包含三组的隔渗增强段和增渗加强段，隔渗增强段和增渗加强段均为扇形状，隔渗增强
段和增渗加强段均圆周均匀分布，三个隔渗增强段的渗透系数各不相同，三个增渗加强
段的渗透系数也各不相同。
5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏怀智，杨孟，李皓，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32