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基于物联网和弱反射光栅阵列的地质灾害监测系统设计与应用
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作者 张晓飞 吕中虎 +1 位作者 孟庆佳 王晨辉 《现代电子技术》 北大核心 2025年第1期144-150,共7页
我国是世界上地质灾害类型最多、地质灾害最严重的国家之一,而雨量监测和形变监测在地质灾害监测中发挥着越来越重要的作用,因此确保地质灾害监测系统的长期运行以及在降雨期间的稳定运行尤为重要。文中基于STM32微控制器、LORA模块、4... 我国是世界上地质灾害类型最多、地质灾害最严重的国家之一,而雨量监测和形变监测在地质灾害监测中发挥着越来越重要的作用,因此确保地质灾害监测系统的长期运行以及在降雨期间的稳定运行尤为重要。文中基于STM32微控制器、LORA模块、4G模块设计了一款物联网数据采集控制板,并结合压电式雨量传感器、拉绳位移传感器研制了雨量智能监测仪、裂缝位移智能监测仪;结合物联网数据采集控制板和弱反射光栅阵列传感技术构建了基于物联网的弱反射光栅地质灾害监测系统,实现了对地质灾害体的定时监测和降雨期间的自动监测;最后将雨量智能监测仪、裂缝位移智能监测仪和弱反射光栅地质灾害监测系统应用于桐梓县大河镇新场火车站新场滑坡、崩塌的监测实验中。监测数据表明,弱反射光栅监测系统测得传感光缆41#弱反射光栅传感段的位移变化达5 mm,在其附近的位移监测仪也测到有位移变化,可有效实现对地质灾害的定时监测和降雨期间的自动监测。 展开更多
关键词 弱反射光栅 地质灾害 物联网 雨量监测 位移监测 光纤传感 光栅传感器 滑坡监测
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融合弱反射光栅阵列的POTDR传感机理的理论研究
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作者 陈勐勐 《南京晓庄学院学报》 2017年第6期7-12,共6页
通过研究弱反射光栅阵列在偏振敏感光时域反射传感系统(POTDR)中的作用机理,将弱反射光栅应用于POTDR系统,POTDR可借助弱反射光栅的反射能量,提高到达系统探测端的能量,进而提高系统的信噪比.重点研究融合弱反射光栅的POTDR传感系统中... 通过研究弱反射光栅阵列在偏振敏感光时域反射传感系统(POTDR)中的作用机理,将弱反射光栅应用于POTDR系统,POTDR可借助弱反射光栅的反射能量,提高到达系统探测端的能量,进而提高系统的信噪比.重点研究融合弱反射光栅的POTDR传感系统中光栅反射率、探测光脉冲宽度等参数共同作用对系统的影响,后使用仿真计算的方法将基于弱反射光栅的POTDR系统与传统的POTDR系统的传感性能做模拟研究分析.结果表明融合弱反射光栅的POTDR系统与传统POTDR系统相比可将信噪比提高6 d B,在光栅反射率为10-5的情况下,理论上可将传感距离延长30 km. 展开更多
关键词 弱反射光栅 分布式光纤传感系统 偏振敏感光时域反射
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基于连续扫频光时域反射的全同弱光栅高速解调方法 被引量:4
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作者 王一鸣 胡陈晨 +3 位作者 刘泉 郭会勇 殷广林 李政颖 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2016年第20期129-138,共10页
具有大容量复用能力的全同弱反射光栅已成为光纤传感领域的研究热点,然而现有的全同弱光栅时分复用解调技术存在解调复杂和响应时间长等问题.针对此问题,本文提出了一种连续扫频光时域反射的高速解调新方法.不同于光时域反射的脉冲光,... 具有大容量复用能力的全同弱反射光栅已成为光纤传感领域的研究热点,然而现有的全同弱光栅时分复用解调技术存在解调复杂和响应时间长等问题.针对此问题,本文提出了一种连续扫频光时域反射的高速解调新方法.不同于光时域反射的脉冲光,本方法采用的是连续光扫频,利用光传输延时来实现不同位置的全同光栅在时域上的分离,利用光谱扫频实现光栅波长信息的解调,在系统解调工作阶段,一次扫频就能同时获取所有光栅的位置信息和完整的反射光谱波长信息.针对光谱高速扫频情况下光传输延时所引入的光栅波长解调误差,本文提出在系统初始阶段采用延时校准方法,通过不同的光谱扫频速度,获取各个光栅固有的延时时间参量,确定各光栅位置,消除光传输延时,完成各光栅的波长解调.实验对18个全同弱光栅组成的传感网络进行了初始校准、静态温度和动态振动实验,结果表明,对全同弱光栅的解调误差小于15 pm,分辨率1 pm,线性度达0.998,系统可分析60 kHz内的频谱信息,解调频率高达120 kHz. 展开更多
关键词 全同弱反射光栅 连续扫频光 高速解调 延迟校准
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基于弱光栅技术的钢管桩静载荷试验 被引量:4
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作者 亓乐 孟志浩 +3 位作者 孙长帅 徐祎恬 贾立翔 刘鹏飞 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第S02期1645-1650,共6页
弱反射布拉格光栅感测技术是密集准分布式应变感测技术的一种,并将其应用在海上钢管桩的竖向静载荷试验中。从弱光栅感测技术原理展开,说明弱光栅独特的测试与监测优势。在工程实例中进行竖向静载荷试验,对比利用弱光栅光纤感测技术与... 弱反射布拉格光栅感测技术是密集准分布式应变感测技术的一种,并将其应用在海上钢管桩的竖向静载荷试验中。从弱光栅感测技术原理展开,说明弱光栅独特的测试与监测优势。在工程实例中进行竖向静载荷试验,对比利用弱光栅光纤感测技术与分布式光纤感测技术所获竖向静载试验应变数据,试验结果表明在不同荷载下二者所获得的应变相对误差大部分低于50με,在同一荷载下二者所获得的平均误差值不大于30με。通过误差分析来体现弱光栅在静载荷试验中的准确性。由此进一步通过弱光栅计算桩身轴力和侧摩阻力测试结果来反映桩身内力的分布变化规律以及桩身承载特性,即在最大荷载的作用下桩端阻力所承受的荷载不足总荷载的十分之一且侧摩阻力的峰值约在埋深为96.5~108.5m之间。以此说明弱光栅在海上钢管桩实际项目中监测应用的可行性。 展开更多
关键词 钢管桩 光纤监测 弱反射光栅 竖向静载试验
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基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统 被引量:22
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作者 何健辉 张进才 +5 位作者 陈勇 闫星光 施斌 魏广庆 贾立翔 刘苏平 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期146-153,共8页
光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面... 光纤监测技术具有分布式、精度高等特点,在地面沉降监测中具有独特优势。但受限于监测成本较高与监测环境复杂,目前地面沉降光纤监测多通过人工采集数据,限制了在特殊环境变化情况下地面沉降的实时信息获取。文章在地面沉降钻孔全断面光纤监测技术的基础上,设计并建立了基于弱光栅技术的地面沉降自动化监测系统。该监测系统利用弱反射光栅、时分复用、物联网和数据库等技术,通过4G无线通信手段实现了地面沉降在线自动化监测和远程数据实时采集,并通过客户端系统软件实现数据的存储、查询和分析。将其应用到衡水地区地面沉降监测中,结果表明:钻孔内土层压缩变形主要发生在以黏性土为主的隔水层(Ad2、Ad3、Ad4);受季节性地下水开采的影响,钻孔100~400 m深度范围内砂土含水层存在波动变化,在监测期内,冬季略回弹,随后春季地下水开采量增大,地下水位下降,土层呈现压缩趋势。监测结果验证了该系统的可行性与准确性,使得整个地面沉降监测流程趋于自动化、规范化和低成本化,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 地面沉降 分布式光纤监测 弱反射光栅 自动化监测
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