傳熱橋式直埋加熱測溫光纜的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種水利工程監測裝置，具體涉及一種可以監測巖土體滲流位置及流量的長距離傳熱橋式直埋加熱測溫光纜。
【背景技術】
[0002]巖土體滲流是影響堤壩、邊坡基坑等穩定性的主要因素，為了確保巖土體周邊構筑物的安全，有必要對巖土體進行滲流監測。
[0003]近年來，分布式光纖傳感技術發展迅速，其分布式、長距離、防腐蝕、抗干擾等突出優點，使這類技術在實際工程監測中不斷得到推廣和應用。與傳統測溫方法比較，分布式光纖傳感技術可以同時測量幾萬個點，并可對每個測量點進行準確定位。
[0004]目前，現有的DTS技術在巖土體滲流的監測方面有如下不足:發熱材料發出的熱量一部分直接傳遞給測溫光纖，一部分向外散失，當外界環境有滲流時，仍然只有一部分熱量向外散失，而測溫光纖還能夠接收到發熱材料發出的熱量；本發明的傳熱橋結構中，發熱導線發出的熱量通過傳熱橋將熱量傳導給測溫光纖，同時向周圍環境散發熱量，環境中滲流量越大，散熱越快，測溫光纖接收到的熱量越少，甚至沒有熱量，由此可以提高測溫光纜對滲流的靈敏度。
【發明內容】
[0005]本發明提供了一種用于監測巖土體流滲及流量的長距離傳熱橋式直埋加熱測溫光纜。
[0006]本發明的特點:
[0007]1.長距離恒定功率加熱。在本發明測溫光纜中布設的連續發熱導線，當額定電流通過時，導線上每延米都以恒定的功率發熱。
[0008]2.雙線自回路。在本發明測溫光纜的尾端，兩條發熱導線在光纜尾端連接形成通電回路；1號光纖套管中的I號測溫光纖和2號光纖套管中的I號測溫光纖相熔接形成測溫回路，I號光纖套管中的2號測溫光纖和2號光纖套管中的2號測溫光纖相熔接形成測溫回路。雙線自回路的設計，確保光纜可以獨立工作，不需要額外鋪設輔助光纜和電纜。
[0009]3.傳熱橋式熱傳導。本發明測溫光纜中，發熱導線通電產生的熱量，通過氟塑料層、鋼帶(或鋼絞線)和導熱外護套傳導給光纖套管中的測溫光纖，熱量在傳導過程中，不斷向外界環境散失，環境中滲流越大，散熱越快，傳導給測溫光纖的熱量就越少。
[0010]4.差異化測量升溫。本發明測溫光纜中，I號光纖套管距離發熱導線較遠，2號光纖套管距離發熱導線較近，在導線通電發熱過程中，兩個光纖套管受熱程度不同，光纖套管中測溫光纖的升溫速率不同，根據兩個測溫光纖的升溫速率差異判斷出滲流處的水流量，能夠更加精準的反映巖土體滲流狀態。
[0011]5.鎧裝保護。針對不同的監測環境，可以選用鋼帶與鋼絞線不同的鎧裝保護，以利于光纜直接深埋于巖土體中。鋼帶與鋼絞線既可以作為鎧裝保護測溫光纖和發熱導線，也可以作為傳熱介質進行熱傳導。
【附圖說明】
[0012]說明書附圖為本發明【具體實施方式】的結構示意圖
[0013]附圖1為本發明測溫光纜的橫截面示意圖。
[0014]圖中的標號:隔熱橡膠圓柱1、1號光纖套管21、2號光纖套管22、1號發熱導線31、2號發熱導線32、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導熱外護套6。
[0015]附圖2為本發明測溫光纜中，測溫光纖和發熱導線在測溫光纜尾端的連接方式示意圖。
[0016]圖中的標號:1號套管中I號測溫光纖211、I號套管中2號測溫光纖212、2號套管中I號測溫光纖221、2號套管中2號測溫光纖222、I號發熱導線31、2號發熱導線32。I號套管中I號測溫光纖211與2號套管中I號測溫光纖221熔接形成測溫回路，I號套管中2號測溫光纖212與2號套管中2號測溫光纖222熔接形成測溫回路。I號發熱導線31與2號發熱導線32連接形成通電回路。
[0017]附圖3為傳熱橋工作原理示意圖。
[0018]圖中的標號:隔熱橡膠圓柱1、1號光纖套管21、1號發熱導線31、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導熱外護套6。發熱導線31通電產生的熱量通過氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5和導熱外護套6傳遞給光纖套管21，傳導過程中向外界環境散失熱量。
【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖，對本發明的實施方式作詳細的描述。正如說明書附圖所示:
[0020]參照附圖1，本加熱測溫光纜裝置主要由隔熱橡膠圓柱1、1號光纖套管21、2號光纖套管22、1號發熱導線31、2號發熱導線32、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導熱外護套6構成。每條光纖套管內裝有2條測溫光纖。橫截面上I號光纖套管21位于0°方位角位置、2號光纖套管22位于180°方位角位置、I號發熱導線31位于120°方位角位置、2號發熱導線32位于240°方位角位置。I號光纖套管21與兩條發熱導線成正三角形狀分布。用氟塑料層4將I號光纖套管21、2號光纖套管22、I號發熱導線31、2號發熱導線32包裹形成環圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)5和導熱外護套6。
[0021]參照附圖2，測溫光纖與發熱導線在本發明測溫光纜的尾端的連接方式為:1號套管中I號光纖211與2號套管中I號光纖221相熔接形成測溫回路，I號套管中2號光纖212與2號套管中2號光纖222相熔接形成測溫回路。I號發熱導線31與2號發熱導線32相連接形成通電回路。
[0022]本發明工作原理如下:
[0023]導線通電產生的熱量，通過氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5和導熱外護套6傳導至光纖套管內的測溫光纖。在熱量傳導過程中，會向周圍環境散發熱量，環境中滲流量越大，散熱越快，傳導給測溫光纖的熱量就越少。I號光纖套管21距離發熱導線較遠，2號光纖套管22距離發熱導線較近，兩條光纖套管內的測溫光纖升溫速率不同，因此分析兩條光纖套管內傳感光纖的升溫速率，便可判斷出光纜周圍是否出現滲流及流量。
[0024]本發明的施工和使用方法:
[0025]本發明測溫光纜可直接連續埋入巖土體內的溝槽中，溝底應平整、無坎，光纜溝應平直，與中心線的偏移不得超過10cm，拐彎處的溝槽，應符合光纜最小曲率半徑的規定，然后布放光纜，最后回填將光纜埋入。
[0026]光纜起始端露出地表與DTS解調儀和電源相連，其中DTS解調儀測量光纖溫度，電源對導線通電發熱。光纜尾端可保留在巖土體溝槽中，其中I號套管中I號測溫光纖211與2號套管中I號測溫光纖221相熔接形成測溫回路，I號套管中2號測溫光纖212與2號套管中2號測溫光纖222相熔接形成測溫回路，I號發熱導線31與2號發熱導線32相連接形成通電回路。
[0027]監測時，在確定光纜溫度與周圍環境基本一致的前提下，開啟電源對發熱導線進行通電加熱，并持續利用DTS解調儀測量光纖溫度，分析兩個光纖套管中測溫光纖溫度絕對值和上升速率的差異，進而判斷光纜周邊巖土體的滲流情況。
[0028]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，以上所述僅為本發明的較佳實施實例而已，只是說明本發明的原理，并非對本發明作任何形式上的限制；凡本行業的普通技術人員均可按說明書附圖所示和以上所述，實施本發明；但是，凡熟悉本行業的技術人員，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，可利用上述技術，對本發明進行一些改動和修飾；這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種監測巖土體滲流位置及流量的傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，其特征在于:加熱測溫光纜包括:隔熱橡膠圓柱(1)、1號光纖套管(21)、2號光纖套管(22)、1號發熱導線(31)、2號發熱導線(32)、氟塑料層(4)、鋼帶(或鋼絞線)(5)、導熱外護套(6);1號光纖套管(21)、2號光纖套管(22)、1號發熱導線(31)、2號發熱導線(32)共同依附在隔熱橡膠圓柱(I)上，橫截面上I號光纖套管位于O。方位角位置、2號光纖套管位于180°方位角位置、I號發熱導線則位于120°方位角位置、2號發熱導線位于240°方位角位置；用氟塑料層(4)將I號光纖套管(21)、2號光纖套管(22)、1號發熱導線(31)、2號發熱導線(32)包裹形成環圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)(5)和導熱外護套(6)。2.基于權利要求書I所述的傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，其特征在于:1號光纖套管(21)和2號光纖套管(22)內分別裝有2條測溫光纖。3.基于權利要求書I所述的傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，其特征在于:在加熱測溫光纜的尾端，I號光纖套管(21)中I號測溫光纖(211)與2號光纖套管(22)中I號測溫光纖(221)相熔接形成測溫回路，I號光纖套管(21)中2號測溫光纖(212)與2號光纖套管(22)中2號測溫光纖(222)相熔接形成測溫回路，I號發熱導線(31)和2號發熱導線(32)連接形成通電回路。4.基于權利要求書I所述的傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，其特征在于:發熱導線通電產生的熱量通過氟塑料層(4)、鋼帶(或鋼絞線)(5)和導熱外護套(6)傳導給I號光纖套管(21)和2號光纖套管(22)，傳導過程中向外界環境散失熱量，若環境中有滲流發生，滲流的水將部分熱量帶走，光纖套管中測溫光纖接收到的熱量變少，溫度上升速率減慢。5.基于權利要求書I所述的傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，其特征在于:1號光纖套管(21)距離發熱導線較遠，2號光纖套管(22)距離發熱導線較近，兩條光纖套管內的測溫光纖升溫速率不同，因此分析兩條光纖套管內傳感光纖的升溫速率差異，便可判斷出光纜周圍是否出現滲流及流量。
【專利摘要】本發明公開了一種長距離連續傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，用于監測巖土體滲流位置及流量。本發明基于以下工作原理：兩條發熱導線和兩條光纖套管(每條套管內裝有2條測溫光纖)共同依附在隔熱橡膠圓柱上，橫截面上光纖套管分別位于0°和180°方位角位置，發熱導線則位于120°和240°方位角位置。用氟塑料將發熱導線和光纖套管包裹形成環圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)和導熱外護套。使用時，發熱導線通電發出的熱量，經過氟塑料層、鋼帶(或鋼絞線)和導熱護套，傳導至光纖套管內的測溫光纖，傳導過程中熱量向外散失。根據兩條光纖套管內的測溫光纖溫度變化情況，可判斷出光纜周圍是否出現滲流及流量。
【IPC分類】G01K11/32, G02B6/44
【公開號】CN105204134
【申請號】CN201510758376
【發明人】丁勇, 劉康康, 吳艷, 周富強, 何寧, 文鎔, 曲傳勇
【申請人】丁勇
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年11月10日