埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置的製作方法

2023-12-02 16:46:06 1

專利名稱：埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置的製作方法
技術領域：
埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種衝擊標定裝置，尤其涉及一種用於標定埋地分布式光纖振動 監測系統的衝擊標定裝置。
背景技術：
[0002]埋地分布式光纖振動監測系統以光纜作為傳感器件，用於探測作用於光纜以及光 纜附近的各種行為引起的振動(如人員行走、車輛經過、挖掘破壞等)。在實際應用中，受埋 設方式、光纜長度、土壤條件等不確定因素影響，系統的靈敏度存在差異，以往是通過模擬 各種行為產生振動源的方式檢驗系統靈敏度，但是這樣的方式重複性差、不能量化。因此需 要一個具有較好重複性、衝擊能量可控的裝置，對埋地分布式光纖振動監測系統的靈敏度 進行標定。[0003]目前，市場上還沒有專用於埋地分布式光纖振動監測系統衝擊標定的裝置，現有 的衝擊測試裝置均用於測量材料表面的耐衝擊強度，按照衝擊類型分類，主要有彈簧衝擊 裝置、落球(錘)衝擊裝置、液壓衝擊裝置，這些裝置的優點是能夠產生重複性較好的衝擊， 但它們都需要固定於試驗臺，並且產生的衝擊能量有限，難以應用於戶外標定埋地分布式 光纖振動監測系統。實用新型內容[0004]本實用新型的目的在於提供一種重複性好、衝擊能量可控的埋地分布式光纖振動 監測系統的衝擊標定裝置，以解決現有標定方法或衝擊測試裝置不適於標定埋地分布式光 纖振動監測系統的問題。[0005]為達此目的，本實用新型採用以下技術方案[0006]一種埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，包括手推平板車、測試臺 架、導管和衝擊球，所述測試臺架固定在所述手推平板車上，所述導管豎直設置在所述測試 臺架上，所述手推平板車上與所述導管豎直相對的區域為通孔，所述導管和通孔用於供所 述衝擊球自由跌落時通過。[0007]優選地，所述埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置還包括活動操作杆和 設置在所述測試臺架上的高度調節部件，所述活動操作杆水平鉸接在所述高度調節部件 上，所述高度調節部件用於調節所述活動操作杆距地面的高度，所述導管上開設有沿豎直 方向延伸的窗口，所述活動操作杆的一端伸入所述窗口內，並可在其轉動到不同位置時使 置於所述導管內的衝擊球停留其上或自由跌落。[0008]優選地，所述高度調節部件包括支撐杆、調節螺栓和調節板，所述支撐杆水平設置 在所述測試臺架上，所述調節螺栓豎直旋合在所述支撐杆上的螺紋孔內，所述調節板套設 在所述導管上，並支撐在所述調節螺栓上，所述活動操作杆水平鉸接在所述調節板上。[0009]優選地，所述衝擊球的直徑為15 Cm。[0010]優選地，所述衝擊球為由橡膠表皮和內部填充物構成的實心圓球。[0011]優選地，所述內部填充物為沙子。[0012]優選地，所述衝擊球的重量為7 kg。[0013]本實用新型的工作原理為採用衝擊球自由落體的方式產生衝擊能量，將人為模 擬的主動隨機衝擊量化為標準衝擊，從而為埋地分布式光纖振動監測系統在不同應用條件 下的靈敏度評價提供客觀依據。[0014]衝擊球置於垂直於地面的導管中，由一個活動操作杆支撐，轉動活動操作杆後，衝 擊球失去支撐，以自由落體的方式跌落於埋設光纜的地面上，完成一次衝擊。[0015]所述活動操作杆水平鉸接在一個用於調節其距地面的高度的高度調節部件上，調 節活動操作杆距地面的高度或/和衝擊球的重量可以調節衝擊球的重力勢能。由於活動操 作杆的支撐，衝擊球跌落前處於靜止狀態，初始動能為零，因此，衝擊球落地的衝擊能量與 衝擊球的質量和活動操作杆距地面的高度成正比。[0016]本實用新型的有益效果為衝擊能量可控、重複性好、移動方便，適合在各種戶外 條件下使用。


[0017]圖1是本實用新型實施例埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置的立體 結構示意圖；[0018]圖2是圖1所示的衝擊標定裝置的主視圖；[0019]圖3是圖1所示的衝擊標定裝置的俯視圖；[0020]圖4是採用本實用新型標定埋地分布式光纖振動監測系統的示意圖；[0021]圖5是圖4 一組測試記錄的電壓趨勢圖。[0022]表I是圖4測試的光路路徑表。[0023]圖中1、手推平板車；2、測試臺架；3、導管；4、活動操作杆；5、支撐杆；6、調節螺 栓；7、調節板；8、3X3耦合器；9、反饋延時迴路。
具體實施方式
[0024]下面將參考附圖並結合實施例，來詳細說明本實用新型。[0025]如圖1 3所示，本實用新型實施例的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定 裝置，包括手推平板車1、測試臺架2、導管3和衝擊球，所述測試臺架I固定在所述手推平 板車I上，所述導管3豎直設置在所述測試臺架2上，所述手推平板車I上與所述導管3豎 直相對的區域為通孔，所述導管3和通孔用於供所述衝擊球自由跌落時通過。[0026]進一步地，上述埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置還包括活動操作杆 4和設置在所述測試臺架2上的高度調節部件，所述活動操作杆4水平鉸接在所述高度調節 部件上，所述高度調節部件用於調節所述活動操作杆4距地面的高度，所述導管3上開設有 沿豎直方向延伸的窗口，所述活動操作杆4的一端伸入所述窗口內，並可在其轉動到不同 位置時使置於所述導管3內的衝擊球停留其上或自由跌落。[0027]所述高度調節部件包括兩支撐杆5、兩調節螺栓6和一調節板7，所述兩支撐杆5 水平且對稱地設置在所述測試臺架2上，所述兩調節螺栓6分別豎直旋合在所述兩支撐杆 5上的螺紋孔內，所述調節板7套設在所述導管3及測試臺架2上，並支撐在所述兩調節螺栓6上，所述活動操作杆4水平鉸接在所述調節板7上。[0028]通過支撐杆5上的調節螺栓6，可控制調節板7的高度h，再配合衝擊球，就可以產 生不同大小的衝擊能量。[0029]所述衝擊球為直徑15cm的實心圓球，外表皮採用橡膠，內部根據需要填充沙子或 其他填充物，通常重量為7Kg。[0030]應用本實用新型進行標定的埋地分布式光纖振動監測系統採用幹涉式光纖傳感 技術設計而成，其利用光纜感應所檢測物理場，如溫度、壓力或振動等，並由此發生導光相 位延遲，也即相位的改變，從而引起輸出光強度的改變，進而得知待測物理場的變化。[0031]如圖4所示，入射光源是超輻射發光二極體(SLD)光源，3X3耦合器8以品字形排 列，反饋延時迴路9是一段延時為τ的光纖延時線，D是擾動源或擾動點(即擾動信號的 位置，可為光纜上的任意位置)，反射端f是鏡面反射端(可採用法拉第旋轉鏡或者在光纖 端頭鍍反射膜，反射率約75%)，PIN是光電二極體，信號處理系統是包含數據採集卡、計 算機、數據處理程序在內的整套系統。[0032]只有形成幹涉的光才能夠攜帶擾動點D的相位信息，根據3 X 3耦合器分光比為1:1 1的特點，確定光路路徑如表I所示。[0033]表I[0034]光路路徑表光路PIN檢測光強佔入射光強的比例b-e-f-e-c1/9b-d-a-e-f-e-c1/27b-e-f-e-a-d-c[0035]由圖1和表I可知，入射光經反射被光電二極體接收，最強的一路光路為 b-e-f-e-c，且沒有與其光程相近的另一路光，所以，這一路光的作用只是增大直路部分 的光強，並不會影響最終結果；而同為3次經過耦合器因而光振幅相同、且光程相近的 b-d-a-e-f-c和b-e-f-e-a-d-c兩路光線，後者比前者在受到擾動的時間上延時了 τ，二者 可形成幹涉，並且其相干光攜帶了擾動點D的擾動信息；至於其他光路的光線，則都需要4 次以上經過耦合器，其中雖存在可以相互幹涉的成對的光，但其強度很弱，因而可以忽略不 計。[0036]所述信號處理系統實時採集並記錄擾動轉換成的電壓值，系統採樣頻率1Hz，每組 測試重複5次，其記錄的電壓趨勢如圖5所示。假定一次衝擊過程中的最大電壓值表示該 次衝擊的響應值，取5次測試的平均值作為該測試點的系統響應值。這種多次重複的操作 方式，可以有效地消除測試過程中的粗大誤差。此外，對比光纜上不同測試點系統響應值的 大小，還可以得到系統響應靈敏度的分布情況。[0037]本實用新型解決了現有標定方法或衝擊測試裝置不適於標定埋地分布式光纖振動監測系統的問題，具有衝擊能量可控、重複性好、移動方便，適合在各種戶外條件下使用 的優點。[0038]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本 領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於包括手推平板車、測試臺架、導管和衝擊球，所述測試臺架固定在所述手推平板車上，所述導管豎直設置在所述測試臺架上，所述手推平板車上與所述導管豎直相對的區域為通孔，所述導管和通孔用於供所述衝擊球自由跌落時通過。
2.根據權利要求1所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置還包括活動操作杆和設置在所述測試臺架上的高度調節部件，所述活動操作杆水平鉸接在所述高度調節部件上，所述高度調節部件用於調節所述活動操作杆距地面的高度，所述導管上開設有沿豎直方向延伸的窗口，所述活動操作杆的一端伸入所述窗口內，並可在其轉動到不同位置時使置於所述導管內的衝擊球停留其上或自由跌落。
3.根據權利要求2所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述高度調節部件包括支撐杆、調節螺栓和調節板，所述支撐杆水平設置在所述測試臺架上，所述調節螺栓豎直旋合在所述支撐杆上的螺紋孔內，所述調節板套設在所述導管上，並支撐在所述調節螺栓上，所述活動操作杆水平鉸接在所述調節板上。
4.根據權利要求1至3任一項所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述衝擊球的直徑為15 Cm。
5.根據權利要求1至3任一項所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述衝擊球為由橡膠表皮和內部填充物構成的實心圓球。
6.根據權利要求1至3任一項所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述內部填充物為沙子。
7.根據權利要求4所述的埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，其特徵在於所述衝擊球的重量為7 kg。
專利摘要本實用新型公開了一種埋地分布式光纖振動監測系統的衝擊標定裝置，包括手推平板車、測試臺架、導管和衝擊球，所述測試臺架固定在所述手推平板車上，所述導管豎直設置在所述測試臺架上，所述手推平板車上與所述導管豎直相對的區域為通孔，所述導管和通孔用於供所述衝擊球自由跌落時通過。本實用新型解決了現有標定方法或衝擊測試裝置不適於標定埋地分布式光纖振動監測系統的問題，具有衝擊能量可控、重複性好、移動方便，適合在各種戶外條件下使用的優點。
文檔編號G01H9/00GK202853737SQ20122044396
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者苟武侯, 常洋, 李剛 申請人:北京航天易聯科技發展有限公司