沖淤深度光纖傳感器原理分析與研制.pdf

1、伴隨著我國對河流、海洋資源的不斷開發(fā)與利用，國內出現了大量的水工結構物。然而波浪和水流的沖蝕作用會降低結構物地基的強度，造成結構物安全隱患?，F有監(jiān)測沖淤深度的傳感器，由于設計不成熟，監(jiān)測精度不能達到十分滿意的效果。這已經制約了我國對水工結構沖淤狀態(tài)的實時監(jiān)測。
　　本文利用光纖光柵傳感特性，研發(fā)了基于水體與土體間側向土壓力差異性的沖淤深度傳感器，開展了以下研究內容:
　　1、研究了一種沖淤深度測量方法:傳感器沿深度安裝在水工

2、結構附近，泥面以下傳感器感知所處環(huán)境為土體，泥面以上傳感器感知所處環(huán)境為水體。根據傳感器判別所處環(huán)境，區(qū)分水土界面，確定沖淤深度。
　　2、研究了土體與水體間側向土壓力的差異性，并以此作為傳感器的工作原理:土體中水平方向壓力由側向土壓力和孔隙水壓力組成，而水體中水平方向壓力只有水壓力，只要水下某深度位置的側向土壓力得到測量，就可判斷該深度位置所處環(huán)境。
　　3、設計了三種傳感器結構:膜式傳感器、等強度梁式傳感器和測微放大機構

3、式傳感器，并制作傳感器樣品。
　　4、通過水標法試驗、砂標法試驗、水壓力穩(wěn)定性測試等一系列試驗，對傳感器進行了性能測試，并對其結構進行優(yōu)化。
　　5、結合實際港口惡劣海況，對傳感器表面和傳輸線纜進行特殊處理和保護，初步構建了沖淤深度監(jiān)測系統(tǒng)。
　　經過性能測試和結構優(yōu)化，選取工作性能較好的測微放大機構式傳感器，初步構建了沖淤深度監(jiān)測系統(tǒng)，實現遠程自動化的實時監(jiān)測能力，準確反饋水工結構的沖淤深度變化情況，為水工結構安全運