光纖光柵邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新建了許多公路鐵路項(xiàng)目，采礦業(yè)開(kāi)采出越來(lái)越多的礦石堆積成為尾礦庫(kù)。各類(lèi)工程安全穩(wěn)定運(yùn)行，成為重中之重。在公路鐵路大壩兩側(cè)，總能看到一些傾斜的坡面，尾礦庫(kù)的壩體一側(cè)也是傾斜的坡面，這些坡面在工程上統(tǒng)一稱(chēng)為邊坡，其穩(wěn)定性直接影響有關(guān)的工程正常運(yùn)營(yíng)，成為工程安全運(yùn)營(yíng)的主要因素之一。所以監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定，已經(jīng)變得十分重要。但是我國(guó)主要的一些安全監(jiān)測(cè)手段主要靠電氣信息來(lái)傳遞信號(hào)，這種器件在公路無(wú)電器元件的地方上可以正常運(yùn)行，但

2、是用到鐵路，甚至高速鐵路上時(shí)，由于鐵路沿線(xiàn)存在許多電器元器件，甚至高壓輸電線(xiàn)路，產(chǎn)生的各種電磁干擾使得電氣信號(hào)監(jiān)測(cè)就顯得略有不足。不僅如此，電氣信號(hào)容易受天氣原因的限制，并且傳輸距離短也是缺陷之一。因此，迫切的需要開(kāi)發(fā)一套具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，外界環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　本文基于這一需求，設(shè)計(jì)了一種以光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)角度、裂縫、滲透壓力傳感器為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)邊坡監(jiān)測(cè)

3、系統(tǒng)。設(shè)計(jì)思路是利用FBG對(duì)外界應(yīng)力的敏感性，由不同傳感器中心波長(zhǎng)的偏移來(lái)獲得角度、裂縫滲透壓力信息，以此判斷邊坡的穩(wěn)定性。主要內(nèi)容如下:
　　首先，設(shè)計(jì)FBG角度和裂縫傳感器。由于FBG傳感器的中心波長(zhǎng)容易受到外界溫度和應(yīng)力的影響，而所設(shè)計(jì)傳感器主要是利用中心波長(zhǎng)來(lái)判斷應(yīng)力，所以在制作過(guò)程中需要采取適合的溫補(bǔ)措施消除溫度影響。
　　然后，設(shè)計(jì)基于FBG傳感器的邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在系統(tǒng)整體方案下，進(jìn)行硬件選型與設(shè)計(jì)，采用了STM

4、32F205為核心的高性能精簡(jiǎn)指令計(jì)算機(jī)，同時(shí)配有了快速光纖光柵解調(diào)模塊以及GPRS模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。
　　最后，先對(duì)傳感器性能進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明所采用的溫補(bǔ)光柵和測(cè)量光柵相配合的溫補(bǔ)措施效果明顯，角度、裂縫傳感器能夠精確的測(cè)量出角度傾斜和裂縫的大小。然后，以魯南鐵礦尾礦庫(kù)為工程依托，在工程環(huán)境下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)光纖光柵邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器效果好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)角度、裂縫和滲透壓力，為邊坡監(jiān)測(cè)提供了一種可