基于光纤f-p腔压力传感器的一体化沉降监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及岩土及工程结构安全监测技术领域，特别是一种基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置，适用于土石坝坝基剖面的不均匀沉降监测，以及公路路基、土体回填区域的相对沉降监测。
【背景技术】
[0002]在岩土及工程结构安全监测领域中，传统可远程传输的土体或结构沉降监测设备有两种:适用埋入安装的基于压力传感器的液压式沉降仪和适用于表面安装的静力水准仪，但这些设备存在量程大分辨力低、或分辨力高量程却很小，大大限制了其应用环境，并且，由于尺寸较大部件较多存在安装或组装繁琐等问题。
[0003]利用压差测量原理的传统沉降监测装置的结构如图1所示，通常由电测类压力传感器101、信号传输电缆102、通液管103、通气管104、储液容器105及数据采集设备106等组成。位于被监测点的电测类压力传感器101通过通液管103、通气管104以及信号传输电缆102连接到人员可操作的观测站107，并且信号传输电缆102连接到数据采集设备106，通液管103、通气管104分别连接到设置在观测站107的储液容器105底端和顶端，储液容器105及通液管103内注满液体。而储液容器105固定在比电测类压力传感器101更高的位置上以与电测类压力传感器101之间形成压差H。假定观测站107是稳定的并且以其为基准，当电测类压力传感器101相对于观测站107即储液容器105产生相对沉降或抬升时，被监测点处液体的压力将发生改变并被电测类压力传感器101的压力敏感元件1011所感应，由压力敏感元件1011转换为电信号后经信号传输电缆102传出到数据采集设备106，通过检测压力信号的变化，即可获取该测点在垂直方向的沉降或抬升量。
[0004]上述基于电测类压力传感器的沉降监测装置采用简单的方式获取了被监测点相对于观测站基准的沉降变化，并通过信号传输电缆实现远程遥测。但该这类装置的结构由于管线众多使得安装调试非常复杂，且电测类压力传感器的信号传输距离有限，且存在如下缺点:I)每个监测点必须各自配置一条通液管、通气管、信号传输电缆，监测点数越多配置管线越多，安装繁琐，保护也困难;2)电测类压力传感器的量程范围与测量分辨力成反比，应用范围受限；3)由于采用电信号传输，易于遭受雷击或电磁干扰;4)且传输距离有限，通常在千米以下。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型针对现有的沉降监测装置存在的缺点和不足，提供一种新型的基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置，该装置具有结构简单、安装方便、传输距离远和测量可靠性高等优点，并能在环境恶劣的条件下实现尾矿坝以及各种土石体的沉降监测。
[0006]本实用新型的技术方案如下:
[0007]基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置，其特征在于，包括微型光纤F-P腔压力传感器、光纤、通液管、储液容器和光纤光栅解调仪，所述微型光纤F-P腔压力传感器安装在通液管的管道内，所述储液容器底端设置通液管接口并通过所述通液管接口与通液管的一端连通，所述通液管的另一端密封，所述储液容器的上方设置光纤引出孔以及可开启和关闭的注液孔，所述微型光纤F-P腔压力传感器通过光纤从通液管的管道经由通液管接口和光纤引出孔穿过储液容器并引出至光纤光栅解调仪，所述通液管和储液容器内置有传压液体，储液容器内的传压液体的液面高度高于微型光纤F-P腔压力传感器的高度。
[0008]所述微型光纤F-P腔压力传感器在通液管的管道内设置有两个以上，所述光纤的数量与微型光纤F-P腔压力传感器相同，各微型光纤F-P腔压力传感器均通过各自连接的光纤从通液管的管道经由通液管接口和光纤引出孔穿过储液容器并引出至光纤光栅解调仪。
[0009]所述微型光纤F-P腔压力传感器的直径小于等于5_，所述通液管的内径小于等于25mm0
[0010]所述通液管为透明或半透明的且耐腐蚀的塑料软管，所述通液管的一端与储液容器连通，另一端通过堵头封闭。
[0011]所述光纤为覆膜的单模光纤，所述单模光纤的一端与微型光纤F-P腔压力传感器连接，另一端与光纤光栅解调仪连接。
[0012]还包括在储液容器附近设置的大气压力传感器，所述大气压力传感器与光纤光栅解调仪相连。
[0013]所述传压液体为无腐蚀液体。
[0014]所述传压液体为乙醇与水混合或乙二醇与水混合的除去空气的去气液体。
[0015]所述传压液体在储液容器中的液面高度为储液容器内部空间高度的1/3?2/3处。
[0016]所述储液容器设置在观测站或相对稳定的位置。
[0017]本实用新型的技术效果如下:
[0018]本实用新型涉及的基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置，设置微型光纤F-P腔压力传感器、光纤、通液管、储液容器和光纤光栅解调仪，微型光纤F-P腔压力传感器安装在通液管的管道内，储液容器与通液管连通，微型光纤F-P腔压力传感器通过光纤从通液管的管道经由通液管接口和光纤引出孔穿过储液容器并引出至光纤光栅解调仪，当微型光纤F-P腔压力传感器作为被监测点产生相对于储液容器的沉降变化时，微型光纤F-P腔压力传感器与储液容器之间因高差改变导致压差变化，其压差变化量通过微型光纤F-P腔压力传感器感应并通过光纤传输到远端的光纤光栅解调仪接收，通过测量微型光纤F-P腔压力传感器的压力变化，即可获取被监测点沉降量的变化，并通过远端的光纤光栅解调仪记录或显示。由于将微型光纤F-P腔压力传感器及光纤均内置在通液管的管道内，这样，本实用新型装置结构简单，其外观就是一根管道(即通液管的管道)，所有的微型光纤F-P腔压力传感器及相应光纤均内置在管道内形成一体化结构，现场安装时只需将该管道平铺在任何需要沉降监测的位置，简化了安装调试工作量，避免了现有技术存在的配置管线多以及安装烦琐保护困难的问题，本实用新型在通液管内安装体积小巧的微型光纤F-P腔压力传感器，每个装置中的该微型光纤F-P腔压力传感器的数量几乎没有限制，相对于传统的电测类压力传感器，微型光纤F-P腔压力传感器输出范围更大，分辨力更高，适用范围广，并且内置微型光纤F-P腔压力传感器和光纤的通液管可盘成整卷以方便运输，在使用时只需将盘成卷的通液管展开、固定储液容器、灌注传压液体以及简单的排气操作即可投入使用，大大加快安装速度;并且由于使用光纤传输信号，无任何中继条件下传输距离可达25km以上，传输距离远，适合安装在一些人员无法接近的危险环境或潜在的不安全区域，且可以实现在环境恶劣的条件下实现尾矿坝以及各种土石体的沉降监测。
[0019]本实用新型的一体化沉降监测装置可采用两个以上的微型光纤F-P腔压力传感器和相应个数的光纤，各微型光纤F-P腔压力传感器均安装在通液管的管道内，并均通过各自连接的光纤从通液管的管道经由通液管接口和光纤引出孔穿过储液容器并引出至光纤光栅解调仪，由于各微型光纤F-P腔压力传感器和相应的光纤均设置在通液管内，故不影响一体化沉降监测装置的管道外观一体化结构，运输和安装均十分方便，该装置的结构简单，通过一个储液容器、一根通液管和多个在不同土石体位置监测点设置的微型光纤F-P腔压力传感器配合工作，直接实现多个监测点的沉降监测。
【附图说明】
[0020]图1为传统沉降监测装置的结构示意图。
[0021]图2为本实用新型基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置的结构示意图。
[0022]图3为本实用新型基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置的优选结构示意图。
[0023]图中各标号列示如下:
[0024]101 —电测类压力传感器；1011—压力敏感元件；102—信号传输电缆；103—通液管；104—通气管；105—储液容器；106—数据采集设备；107—观测站；I一微型光纤F-P腔压力传感器;2 —光纤;3 —通液管；301 —密封堵头;4 -传压液体;5 -储液容器;501 —光纤引出孔;502 —注液孔;503 —通液管接口； 6 —光纤光栅解调仪;7 一大气压力传感器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型进行说明。
[0026]本实用新型涉及一种基于光纤F-P腔压力传感器的一体化沉降监测装置，其结构如图2所示，包括微型光纤F-P腔压力传感器1、光纤2、通液管3、储液容器5和光纤光栅解调仪6，微型光纤F-P腔压力传感器I安装在通液管3的管道内，储液容器5底端设置通液管接口503并通过该通液管接口 503与通液管3的一端连通，通液管3的另一端密封，储液容器5的上方设置有光纤引出孔501以及可开启和关闭的注液孔502，微型光纤F-P腔压力传感器I通过光纤2从通液管3的管道经由通液管接口 503和光纤引出孔501穿过储液容器5并引出至光纤光栅解调仪6，通液管3和储液容器5内置有传压液体4，该传压液体4从储液容器5上的注液孔502注入，储液容器5内的传压液体4的高度高于微型光纤F-P腔压力传感器I的高度。
[0027]本实用新型所述装置核心元件是采用体积较小的微型光纤F-P腔压力传感器I，内置于通液管3内形成一体化结构，通过光纤2实现远程传输，并能实现远程遥测。微型光纤F-P腔压力传感器I是通过微电子机械工艺制造的一种微型尺寸的光纤F-P腔压力传感器，基于光纤F-P腔原理制造的压力传感器用于测量液体压力的变化，微型光纤F-P腔压力传感器I输出范围大，分辨力高，性能稳定，适用范围广，其尺寸可以做到直径5mm以下，即优选微型光纤F-P腔压力传感器I的直径小于等于5mm，可以置于较小的安装空间中。光纤2可采用覆膜的单模光纤，该单模光纤的一端与微型光纤F-P