1、地质灾害防治行业标准滑坡推力光纤监测技术指南 T/CAGHP 0192018,培训,主编单位：中国地质科学院探矿工艺研究所参加单位：三峡库区地质灾害防治工作指挥部 三峡大学 电子科技大学,实施周期:2014年至2016年,二0一八年九月,2023-8-26,1,2023-8-26,2,滑坡推力光纤监测技术指南 培训 T/CAGHP 0192018,当本指南与国家标准有矛盾时，应以后者为准；与本指南引用的标准及规范有矛盾时，应以本指南为准。在特殊情况下执行本指南的条款确有困难时，应充分阐述理由，提出解决方案，并呈有关主管部门审批。本指南未尽事宜，可参考现行相关验收规范及监测工程设计执行。,2,监
2、测预警,滑坡监测分为专业监测和群测群防专业监测：由专业监测单位采用仪器设备进行与滑坡稳定性相关参数的定量监测，滑坡推力光纤监测技术；群测群防：组织非专业技术人员，对滑坡区及其影响区进行巡查、了解地表变形破坏情况，地表水、泉水流量变化，配合简易变形监测等。,2023-8-26,3,问题的提出,1.力是滑坡体滑动的原因，滑坡推力监测2.滑坡体滑动位置的确立，分布式监测分布式光纤压力传感器在桥梁、水利工程、建筑，以及地质灾害工程监测中有着十分广泛的应用前景，其发展受到普遍的重视。目前高分辨率、高灵敏度的分布式光纤应力传感多采用光相干的方式，其光路结构复杂、调整难，工程实用性差。本监测系统提出的一种基
3、于OTDR的分布式光纤压力传感器，具有较高的空间分辨率和测量灵敏度，工程实用性好。,4,2023-8-26,分布式光纤传感器,分布式光纤传感器能对沿光纤轴向分布物理量的空间与时间分布进行测量，即把被测量的线性空间分布看作光纤长度位置的函数，能实现空间分布与定位测量，在理论上能获得任意大小的空间分辨率。,后向散射型-同端探测或单端探测透射型-异端探测,5,2023-8-26,2023-8-26,6,瑞利和拉曼放在一起，分子的固有振动频率为V1，在频率为V0的入射光作用下，V0与V1两种频率的耦合产生了V0、V0+V1和V0-V1三种频率的散射光。频率为V0的散射光即瑞利散射光，后两种散射光对应拉
4、曼散射光，从量子理论来讲，他们都是入射光子和内层电子作用，电子吸收光子能量从低能级跃迁到高能级，同时释放出一个散射光子，能量不变的是瑞利线，变化的就是拉曼线。,1873年瑞利散射入射光在线度小于光波长的微粒上散射后散射光和入射光波长相同的现象。,1922年，布里渊散射也属于喇曼效应，即光在介质中受到各种元激发的非弹性散射，其频率变化表征了元激发的能量。与拉曼散射不同的是，在布里渊散射中是研究能量较小的元激发，如声学声子和磁振子等。,瑞利散射光 强度变化 光纤损耗应力拉曼散射光 强度变化 温度布里渊散射光 频率变化 应变、温度,后向散射型分布式光纤传感器,利用入射光在光纤中激发的后向瑞利、布里渊
5、、喇曼等散射光谱信号进行传感。,7,2023-8-26,布里渊散射分布式光纤传感器-BOTDR或BOTDA,nB 随应变或温度呈线性变化,8,2023-8-26,光时域探测 OTDR,定位,相邻事件,光脉冲、带宽、采样率,9,2023-8-26,光时域探测：OTDR、POTDR ROTDR、BOTDR时域相干探测：COTDR相位敏感时域探测：-OTDR光频域探测：OFDR、POFDR ROFDR,利用光时域反射探测或光频域反射探测实现线性空间的连续分布测量或定位测量。为提高探测灵敏度或实现光相位、频率的解调，常常结合相干检测技术。,散射型分布式光纤传感机理,10,2023-8-26,光纤结构,
6、11,2023-8-26,光纤是光导纤维（Opitcal Fiber）的简称，一般来说，光纤是由裸纤和外层护套组成，其中裸纤包括纤芯（Core）、包层（Cladding）、涂覆（Coating）三层结构。,2023-8-26,12,分布式光纤应力应变系统原理 若干个应力应变传感器分布于被测结构的各个测量点,并通过一根单模光纤串联起来,光时域反射计(OTDR)用来确定各应力应变传感器的位置和损耗。当某传感器处的应变发生变化时,损耗也发生相应变化并通过OTDR测量出来,从而可以确定应力应变大小。图1为系统原理图。,图1分布式光纤应力应变系统原理,图2光纤应变传感器原理 fig.2 principle of optical fiber bend sensor,光纤应力应变传感器原理 由于光纤的非均匀性,使得在光纤中传播的光脉冲发生瑞利散射。一部分散射光沿着光脉冲传输相反的方向传输,这种现象称为瑞利后向散射,它提供了与光纤长度、弯折有关的衰减细节。图2为光纤压力传感器原理示意图。齿槽自由松紧光纤,其曲半径R/2a50,作用杆底焊接了曲率半径更大的曲片与光纤相靠,光纤弯曲使光传播轴发生三种情况(
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