案例分享：基于OFDR的不連續(xù)管道豎向錯(cuò)開變形監(jiān)測(cè)

      昊衡科技分享測(cè)試案例。將分布式傳感光纖布設(shè)于不連續(xù)管道外壁，采用OFDR分布式光纖傳感設(shè)備監(jiān)測(cè)管道變形過程中光纖的軸向應(yīng)變;將光纖監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與千分表實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)比，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的有效性。使用OSI分布式光纖傳感系統(tǒng)，提高了監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

  試驗(yàn)過程中千分表和OFDR設(shè)備對(duì)管道豎向錯(cuò)開變形量和光纖軸向微應(yīng)變進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)采集。試驗(yàn)采用OSI型OFDR分布式光纖解調(diào)儀，監(jiān)測(cè)80m范圍內(nèi)光纖沿線的微應(yīng)變，應(yīng)變測(cè)量精度為±1.0με，最高空間分辨率可達(dá)1mm，應(yīng)變測(cè)量范圍為±15000με，最低測(cè)量間隔為3s。

  圖1 光纖軸向布設(shè)示意圖

  光纖在橫截面方向分別在0°、90°、180°、270°的位置布設(shè)，每段光纖在兩管連接處左、右兩側(cè)5cm處用膠水進(jìn)行定位處理，光纖軸向布設(shè)方法見圖1，光纖橫截面布設(shè)方法見圖2。

圖2 光纖截面布設(shè)示意圖

  千分表量程1cm，精度0.001mm，千分表從左到右依次編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)，試驗(yàn)過程分為懸臂梁試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、填土試驗(yàn)三部分，均在3號(hào)和4號(hào)千分表之間的位置進(jìn)行加壓，但加壓方式有所不同。

圖3 填土試驗(yàn)過程

  填土試驗(yàn)通過對(duì)上覆土層施加重物對(duì)管道加壓，氣囊放氣過程等效為加壓過程;剪切試驗(yàn)通過調(diào)節(jié)升降臺(tái)高度控制管道的豎向位移;懸臂梁試驗(yàn)采用懸掛重物的方式加壓。

  測(cè)試結(jié)果

  室內(nèi)試驗(yàn)過程中，采用OSI型分布式光纖解調(diào)儀，對(duì)光纖的軸向位移進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：

圖4 剪切試驗(yàn)應(yīng)變數(shù)據(jù)

  從剪切試驗(yàn)應(yīng)變曲線(見圖4)中可以發(fā)現(xiàn)四個(gè)明顯的峰值，從左到右依次代表左側(cè)、下側(cè)、右側(cè)和上側(cè)錯(cuò)開處，每一級(jí)曲線中峰值大小隨加載級(jí)數(shù)增加而增大。觀察發(fā)現(xiàn)在左側(cè)接縫(3.64m)處的峰值為負(fù)值，分析是在粘貼光纖時(shí)自由段光纖未進(jìn)行足夠預(yù)拉，導(dǎo)致試驗(yàn)過程中自由段光纖發(fā)生收縮，在應(yīng)變數(shù)據(jù)上體現(xiàn)為負(fù)值。完整測(cè)試過程及結(jié)果，詳見基于OFDR的不連續(xù)管道豎向錯(cuò)開變形定量監(jiān)測(cè)。

      來源：《防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)》

  基于OFDR的不連續(xù)管道豎向錯(cuò)開變形定量監(jiān)測(cè)作者：楊曉蔚1，劉 春1,2，張曉宇1，樂天呈11. 南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院2. 南京大學(xué)(蘇州)高新技術(shù)研究院