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(nèi)出現(xiàn)了大量的水工結(jié)構(gòu)物。然而波浪和水流的沖蝕作用會(huì)降低結(jié)構(gòu)物地基的強(qiáng)度，造成結(jié)構(gòu)物安全隱患?，F(xiàn)有監(jiān)測沖淤深度的傳感器，由于設(shè)計(jì)不成熟，監(jiān)測精度不能達(dá)到十分滿意的效果。這已經(jīng)制約了我國對水工結(jié)構(gòu)沖淤狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(cè)向土壓力差異性的沖淤深度傳感器，開展了以下研究內(nèi)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(jié)構(gòu)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(jù)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(cè)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(cè)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(cè)向土壓力得到測量，就可判斷該深度位置所處環(huán)境。
　　3、設(shè)計(jì)了三種傳感器結(jié)構(gòu):膜式傳感器、等強(qiáng)度梁式傳感器和測微放大機(jī)構(gòu)

3、式傳感器，并制作傳感器樣品。
　　4、通過水標(biāo)法試驗(yàn)、砂標(biāo)法試驗(yàn)、水壓力穩(wěn)定性測試等一系列試驗(yàn)，對傳感器進(jìn)行了性能測試，并對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
　　5、結(jié)合實(shí)際港口惡劣海況，對傳感器表面和傳輸線纜進(jìn)行特殊處理和保護(hù)，初步構(gòu)建了沖淤深度監(jiān)測系統(tǒng)。
　　經(jīng)過性能測試和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，選取工作性能較好的測微放大機(jī)構(gòu)式傳感器，初步構(gòu)建了沖淤深度監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)化的實(shí)時(shí)監(jiān)測能力，準(zhǔn)確反饋水工結(jié)構(gòu)的沖淤深度變化情況，為水工結(jié)構(gòu)安全運(yùn)