光纖光柵邊坡監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新建了許多公路鐵路項目，采礦業(yè)開采出越來越多的礦石堆積成為尾礦庫。各類工程安全穩(wěn)定運行，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)一稱為邊坡，其穩(wěn)定性直接影響有關(guān)的工程正常運營，成為工程安全運營的主要因素之一。所以監(jiān)測邊坡穩(wěn)定，已經(jīng)變得十分重要。但是我國主要的一些安全監(jiān)測手段主要靠電氣信息來傳遞信號，這種器件在公路無電器元件的地方上可以正常運行，但

2、是用到鐵路，甚至高速鐵路上時，由于鐵路沿線存在許多電器元器件，甚至高壓輸電線路，產(chǎn)生的各種電磁干擾使得電氣信號監(jiān)測就顯得略有不足。不僅如此，電氣信號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，迫切的需要開發(fā)一套具有抗電磁干擾能力強、使用壽命長，外界環(huán)境影響小等優(yōu)點的監(jiān)測系統(tǒng)。
　　本文基于這一需求，設(shè)計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)的實時邊坡監(jiān)測

3、系統(tǒng)。設(shè)計思路是利用FBG對外界應(yīng)力的敏感性，由不同傳感器中心波長的偏移來獲得角度、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FBG角度和裂縫傳感器。由于FBG傳感器的中心波長容易受到外界溫度和應(yīng)力的影響，而所設(shè)計傳感器主要是利用中心波長來判斷應(yīng)力，所以在制作過程中需要采取適合的溫補措施消除溫度影響。
　　然后，設(shè)計基于FBG傳感器的邊坡監(jiān)測系統(tǒng)。在系統(tǒng)整體方案下，進行硬件選型與設(shè)計，采用了STM

4、32F205為核心的高性能精簡指令計算機，同時配有了快速光纖光柵解調(diào)模塊以及GPRS模塊實現(xiàn)遠距離傳輸。
　　最后，先對傳感器性能進行測試。通過實驗證明所采用的溫補光柵和測量光柵相配合的溫補措施效果明顯，角度、裂縫傳感器能夠精確的測量出角度傾斜和裂縫的大小。然后，以魯南鐵礦尾礦庫為工程依托，在工程環(huán)境下對整個系統(tǒng)進行檢驗，發(fā)現(xiàn)光纖光柵邊坡監(jiān)測系統(tǒng)中傳感器效果好，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，能夠?qū)崟r監(jiān)測角度、裂縫和滲透壓力，為邊坡監(jiān)測提供了一種可