浅谈定点式应变感测光缆在长距离输水隧洞中的安装 .pdfVIP

浅谈定点式应变感测光缆在长距离输水

隧洞中的安装

摘要：目前国内基于分布式光纤技术在引调水工程输水建筑物安全监测中极

少使用，专门针对水工隧洞的病害成因和健康状态综合评价方面的研究也还比较

少，光纤传感技术主要应用于长距离隧洞洞身结构安全监测，如何准确分析获取

长输引水隧洞结构的健康状态，开展基于实时监测数据的健康诊断和预警技术的

研究、探索和发展，分布式应变感测光缆能够有效实现水利隧洞长距离多点监测，

相较于传统离散的点式监测更具优势，进一步研究在隧洞结构埋入定点式应变感

测光缆后获得的监测数据与隧洞实际结构变化情况之间的对应关系，随着这一技

术成熟，越来越多的工程将采用这一技术进行结构健康监测和健康诊断，应用前

景非常广阔，以求更加精准的评估建筑物的构安全状况。

关键词：定点式感应光缆光纤隧洞检测

一前言

随着人们对结构物健康状态监测的迫切需求，传感技术得到日益的关注和发

展。光纤传感技术作为一种新的传感技术，其在结构健康状况监测中具有广泛的

应用前景。本次旨在介绍光纤传感应变在输水隧洞中的安装检测方法。

二工作原理

光纤传感技术是一种利用光纤的材料、结构及其光学特性进行检测的技术。

光纤传感应变检测技术已经在许多领域得到了广泛的应用，光纤传感器主要是由

光源、发射头、光纤、接收头和光电转换器等部分组成。它的工作原理是:当光

源激发发射头时，发射头内部的激光将信号以光脉冲的形式传输至光纤中，然后

由接收头接收反射回来的光，并转换成电信号输出，输入到光电转换器中进行信

号处理，从而实现对应物理量的测量。

三光纤光栅仪器优势

目前传统监测建筑物物理量变形的主要有电容差阻式、振弦式等传感器，技

术成熟、工程实例运用经验丰富、生产成本低廉等特点，但是光纤光栅跟传统监

测设备相比具有很多优势，如抗电磁干扰强、耐腐蚀性能好、零点漂移影响小、

体积小、测量面积广、使用寿命长，分布式大区域空间连续监测等，具体优势如

下：

1抗电磁干扰：一般电磁辐射的频率比光波低许多，所以在光纤中传输的光

信号不受电磁干扰的影响。

2耐腐蚀,化学性能稳定:由于制作光纤的材料石英具有极高的化学稳定性,因

此光纤传感器适宜于在较恶劣环境中使用。

3电绝缘性能好，安全可靠：光纤本身是由电介质构成的，而且无需电源驱

动，因此适宜于在易燃易爆的油、气、化工生产中使用。

4重量轻、体积小、外形可变。光纤除了具有重量轻、体积小的特点以外，

还有可挠的优点，因此利用光纤可以制成外形各异、尺寸不相同的各种光纤光栅

传感器。而且光纤光栅传感器易于埋入监测材料的内部，是智能结构应变监测中

的首选应变传感器。

5传输损耗小：可实现长距离遥控监测。

6传输容量大：可实现大面积多点分布式测量。

7测量范围广：可测量温度、压强、应力应变、液位、位移、加速度等。

四工程实例

本标段隧洞区间全线沿盾构段衬砌管片内弧面的顶部和腰部位置纵向布设2

条定点式应变感测光缆(1.6m定点)，分别采用热镀锌钢U型槽护管(内宽10cm)

保护，监测输水隧洞衬砌管片纵向变形，布置见下图。

五安装方式

目前分布式光纤传感领域，在深基坑连续墙、高速公路隧洞、输水隧洞、高

边坡、储油站等建筑物中使用，分布式光纤应变光缆的布设方式主要有两种：全

面粘贴方式和定点布设方式，全面粘贴即以胶黏或预埋方式，将光纤传感器与被

测结构进行锚固，形成全面的变形耦合；定点布设方式，则是通过一系列离散的

锚固点将传感器与结构仅在锚固点区域进行变形耦合，本工程设计采用测量精度

较高的定点式方式安装。

六测试设备及工具

光纤应变分布测试仪；熔接机；切割刀；米勒钳；酒精棉；皮线开剥器；皮

线光纤；热缩套管。

其中光纤应变分布测试仪属于安装过程中必要设备，保证光纤光缆的生产、

运输后到货检验、施工前后的检验、验收及后期维护等过程中，检测光纤光缆的

应变分布是非常必要的，本工程采用OTDR6419光纤应变分布测试仪（技术指标

如下）对整体光缆到货进行检验，确定安装拉伸量，安装后进行工序合格检验，

并实时监测其变化趋势，当应变较大时，可通过阈值告警功能及时告警，通知相

关人员及时处置，防止造成大的损失。

OTDR6419光纤应变分布测试仪技术指标

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