一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置制造方法及圖紙

一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置，屬于結構工程和傳感技術領域。該裝置包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管。該沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，兩者之間是分布式溫度監(jiān)測裝置，但分布式溫度監(jiān)測裝置也可以嵌入到封裝套管的內壁中。利用分布式加熱裝置給該沖刷深度測量裝置主動增溫，那么在沖刷深度測量裝置升溫和降溫過程中會在流水和地基土的交界面處產(chǎn)生溫度場異常，通過分布式溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測該溫度場異常來實現(xiàn)沖刷深度的監(jiān)測。通過控制主動增溫的實際溫度值來實現(xiàn)沖刷深度測量裝置靈敏系數(shù)的調節(jié)。本實用新型專利技術結構簡單，測量精確度高，成本低廉，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術屬于結構工程和傳感
，涉及到一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置。
技術介紹
由于經(jīng)濟建設的需要，我國大型橋梁結構、水工、海工、港工結構的建造日趨增多。 例如針對橋梁結構而言，橋梁服役環(huán)境中江水、河水長期作用，河床形態(tài)和地質條件復雜各異，洪季水猛流急，因此涉水橋墩基礎處的局部沖刷相當明顯。洪水導致的橋梁墩臺基礎附近的橋渡沖刷是引起橋梁失效的常見原因。近年來，在我國較著名的因橋渡沖刷而致橋毀事故的橋梁為隴海線灞河橋。2002年6月9日，陜西西安灞河暴發(fā)洪水，將隴海線灞河橋 1 5號墩沖垮，第1 6孔梁墜落，造成隴海線雙線中斷行車14h 30min。2001年8月2 日和4日，藍煙線K168+457外夾河橋和東萊線K34+879東泉河橋分別因橋渡沖刷而倒塌， 因采取措施得當，及時攔停了列車，幸未造成重大人員財產(chǎn)損失，但也對鐵路正常運營生產(chǎn)造成了極大困難，兩橋不得不重建。我國在鐵道部的統(tǒng)一部署和領導下，開展了橋梁水文檢算和淺基普查，制訂了淺基橋和木樁基礎橋梁整治規(guī)劃。在其他港工、水工結構中，沖刷問題同樣迫切需要研究。當前，橋渡沖刷監(jiān)測主要依靠目視監(jiān)測和儀器監(jiān)測。儀器監(jiān)測又可分為固定儀器監(jiān)測和便攜式儀器監(jiān)測。固定儀器監(jiān)測一般采用聲納技術，它可以提供沖刷隨時間的變化曲線。測量數(shù)據(jù)既可以現(xiàn)場手工下載，也可利用無線數(shù)傳技術在基站下載。便攜式儀器一般亦采用聲納技術，它可以沿一座橋或在不同的橋之間使用。除聲納技術外，國外還研究了利用探地雷達法、反射地震剖面法、電導率法等進行沖刷測量的技術。探地雷達法具有發(fā)射器和接收器不用浸水、剖面可延伸過砂洲或到岸邊、可提供精確的河床和河床下沉積物的深度結構模型。反射地震剖面法可以提供精確的結構深度模型和米數(shù)量級泥沙深度，但不能測量斷面，不能延伸到岸上，且儀器較貴。也有應用基于光纖光柵傳感器建立彈性機構實現(xiàn)沖刷深度監(jiān)測的方法報道，但是該種方法封裝結構復雜，監(jiān)測結果收到環(huán)境干擾較大，耐久性不好。總體而言，這些沖刷測試方法一般儀器較為昂貴，操作使用復雜，應用不是很普遍。目視監(jiān)測的手段可分為鉛錘測深、水下攝像機及潛水員摸探。對于高風速、高流速條件下的河床沖刷測量，可使用流線形鉛魚測量沖刷深度。當今，用于溫度監(jiān)測的傳感器或者傳感技術種類繁多，基本能夠滿足工程實踐或科研工作的各種要求。很多溫度傳感器都能夠實現(xiàn)高分辨率、高精度的溫度監(jiān)測。例如，當前先進的光纖光柵溫度傳感器的最高分辨率可達到0. 02°C，精度可達到0. 1°C，并且光纖光柵溫度傳感器具有體積小，抗電磁干擾，抗腐蝕，耐高溫，信號衰減小，集信息傳感與傳輸于一體等特點，解決常規(guī)檢測技術難以完全勝任的測量問題，因而可以用作地基土沖刷監(jiān)測技術中的溫度監(jiān)測傳感器。此外，當前發(fā)展已經(jīng)相對成熟的基于熱電偶、熱電阻等原理的溫度監(jiān)測技術以及正在迅速發(fā)展的BOTDR(A)技術均可用于地基土沖刷監(jiān)測技術中的溫度監(jiān)測。
技術實現(xiàn)思路
本技術要解決的技術問題是提供一種能夠監(jiān)測地基土沖刷深度的測量裝置， 精確地實現(xiàn)對地基土沖刷深度的測量，并且同時滿足實際惡劣工程環(huán)境對于監(jiān)測系統(tǒng)耐久性、穩(wěn)定性的要求。本技術的技術方案是—種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置主要包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管。基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，在分布式加熱裝置和封裝套管之間是分布式溫度監(jiān)測裝置，但分布式溫度監(jiān)測裝置也可以嵌入到封裝套管的內壁中，即與封裝套管成為一體。當該沖刷深度測量裝置的溫度高于其周邊的地基土和流水溫度時，沖刷深度測量裝置中的熱量在地基土和流水中耗散速率明顯不同，這種熱量耗散速率的不同主要由水的流動性以及地基土和水的熱力學參數(shù)的差異所導致的。因此，利用已有的加熱帶、加熱電阻絲等分布式加熱裝置給沖刷深度測量裝置主動增溫，那么在沖刷深度測量裝置升溫和降溫過程中會在流水和地基土的交界面處產(chǎn)生溫度場異常，通過分布式溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測該溫度場異常即可實現(xiàn)沖刷深度的監(jiān)測，具體的分布式溫度監(jiān)測裝置可以使用諸如FBG，分布式光纖，鉬電阻，DS18B20等溫度測量裝置。通過控制主動增溫的實際溫度值可以實現(xiàn)沖刷深度測量裝置靈敏系數(shù)的調節(jié)。此外將該技術同時應用于水和空氣的界面，可實現(xiàn)對水位高度的監(jiān)測。本技術結構簡單，測量精確度高，成本低廉，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1是本技術的應用環(huán)境示意圖。圖中1基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置；2水中結構物；3地基土； 4流水。圖2是本技術的局部刨面圖。圖中5分布式加熱裝置；6分布式溫度監(jiān)測裝置；7封裝套管。具體實施方式以下結合技術方案和附圖詳細敘述本技術的具體實施方式。本技術是一種用來監(jiān)測橋梁工程、港工結構、海工結構地基土沖刷深度的傳感裝置。例如可以用來監(jiān)測橋梁結構墩體、承臺或者基礎在水體動力作用下，底部泥沙被沖刷帶走，結構裸露在水體中的深度；以及監(jiān)測導管架海洋平臺鋼管、跨海大橋鋼樁等結構的沖刷深度。一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置主要包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管。基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，在分布式加熱裝置和封裝套管之間是分布式溫度監(jiān)測裝置，但分布式溫度監(jiān)測裝置也可以嵌入到封裝套管的內壁中，即與封裝套管成為一體。當該沖刷深度測量裝置的溫度高于其周邊的地基土和流水溫度時，沖刷深度測量裝置中的熱量在地基土和流水中耗散速率明顯不同，這種熱量耗散速率的不同主要由水的流動性以及地基土和水的熱力學參數(shù)的差異所導致的。因此，利用已有的加熱帶、加熱電阻絲等分布式加熱裝置給沖刷深度測量裝置主動增溫，那么在沖刷深度測量裝置升溫和降溫過程中會在流水和地基土的交界面處產(chǎn)生溫度場異常，通過分布式溫度監(jiān)測裝置監(jiān)測該溫度場異常即可實現(xiàn)沖刷深度的監(jiān)測，具體的分布式溫度監(jiān)測裝置可以使用諸如FBG，分布式光纖，鉬電阻，DS18B20等溫度測量裝置。通過控制主動增溫的實際溫度值可以實現(xiàn)沖刷深度測量裝置靈敏系數(shù)的調節(jié)。此外將該技術同時應用于水和空氣的界面，可實現(xiàn)對水位高度的監(jiān)測。在具體應用基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置時，可將其布置在水中結構物表面，并使傳感器的部分埋入地基土中，部分在流水中，這樣即可實現(xiàn)沖刷深度的測量。如果將基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置的上部分露出水面，則可同步實現(xiàn)水位高度的監(jiān)測。權利要求1. 一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置，主要包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管，其特征在于，該沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，在分布式加熱裝置和封裝套管之間是分布式溫度監(jiān)測裝置，但分布式溫度監(jiān)測裝置嵌入到封裝套管的內壁中，即與封裝套管成為一體；具體的分布式溫度監(jiān)測裝置使用FBG，分布式光纖，鉬電阻，DS18B20溫度測量裝置。專利摘要一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置，屬于結構工程和傳感
該裝置包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管。該沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，兩者之間是分布式溫度監(jiān)測本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
１．一種基于主動溫控分布式溫度監(jiān)測的沖刷深度測量裝置，主要包括分布式加熱裝置、分布式溫度監(jiān)測裝置、封裝套管，其特征在于，該沖刷深度測量裝置的中心是分布式加熱裝置，最外側為封裝套管，在分布式加熱裝置和封裝套管之間是分布式溫度監(jiān)測裝置，但分布式溫度監(jiān)測裝置嵌入到封裝套管的內壁中，即與封裝套管成為一體；具體的分布式溫度監(jiān)測裝置使用ＦＢＧ，分布式光纖，鉑電阻，ＤＳ１８Ｂ２０溫度測量裝置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙雪峰，李樂，宮鵬，巴勤，歐進萍，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：實用新型
國別省市：91