傳熱橋式直埋加熱測溫光纜的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水利工程監(jiān)測裝置，具體涉及一種可以監(jiān)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(shù)】
[0002]巖土體滲流是影響堤壩、邊坡基坑等穩(wěn)定性的主要因素，為了確保巖土體周邊構(gòu)筑物的安全，有必要對巖土體進行滲流監(jiān)測。
[0003]近年來，分布式光纖傳感技術(shù)發(fā)展迅速，其分布式、長距離、防腐蝕、抗干擾等突出優(yōu)點，使這類技術(shù)在實際工程監(jiān)測中不斷得到推廣和應(yīng)用。與傳統(tǒng)測溫方法比較，分布式光纖傳感技術(shù)可以同時測量幾萬個點，并可對每個測量點進行準(zhǔn)確定位。
[0004]目前，現(xiàn)有的DTS技術(shù)在巖土體滲流的監(jiān)測方面有如下不足:發(fā)熱材料發(fā)出的熱量一部分直接傳遞給測溫光纖，一部分向外散失，當(dāng)外界環(huán)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(fā)熱材料發(fā)出的熱量；本發(fā)明的傳熱橋結(jié)構(gòu)中，發(fā)熱導(dǎo)線發(fā)出的熱量通過傳熱橋?qū)崃總鲗?dǎo)給測溫光纖，同時向周圍環(huán)境散發(fā)熱量，環(huán)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(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種用于監(jiān)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(fā)明的特點:
[0007]1.長距離恒定功率加熱。在本發(fā)明測溫光纜中布設(shè)的連續(xù)發(fā)熱導(dǎo)線，當(dāng)額定電流通過時，導(dǎo)線上每延米都以恒定的功率發(fā)熱。
[0008]2.雙線自回路。在本發(fā)明測溫光纜的尾端，兩條發(fā)熱導(dǎo)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(shè)計，確保光纜可以獨立工作，不需要額外鋪設(shè)輔助光纜和電纜。
[0009]3.傳熱橋式熱傳導(dǎo)。本發(fā)明測溫光纜中，發(fā)熱導(dǎo)線通電產(chǎn)生的熱量，通過氟塑料層、鋼帶(或鋼絞線)和導(dǎo)熱外護套傳導(dǎo)給光纖套管中的測溫光纖，熱量在傳導(dǎo)過程中，不斷向外界環(huán)境散失，環(huán)境中滲流越大，散熱越快，傳導(dǎo)給測溫光纖的熱量就越少。
[0010]4.差異化測量升溫。本發(fā)明測溫光纜中，I號光纖套管距離發(fā)熱導(dǎo)線較遠(yuǎn)，2號光纖套管距離發(fā)熱導(dǎo)線較近，在導(dǎo)線通電發(fā)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(jù)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(zhǔn)的反映巖土體滲流狀態(tài)。
[0011]5.鎧裝保護。針對不同的監(jiān)測環(huán)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(fā)熱導(dǎo)線，也可以作為傳熱介質(zhì)進行熱傳導(dǎo)。
【附圖說明】
[0012]說明書附圖為本發(fā)明【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖
[0013]附圖1為本發(fā)明測溫光纜的橫截面示意圖。
[0014]圖中的標(biāo)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(fā)熱導(dǎo)線31、2號發(fā)熱導(dǎo)線32、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導(dǎo)熱外護套6。
[0015]附圖2為本發(fā)明測溫光纜中，測溫光纖和發(fā)熱導(dǎo)線在測溫光纜尾端的連接方式示意圖。
[0016]圖中的標(biāo)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(fā)熱導(dǎo)線31、2號發(fā)熱導(dǎo)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(fā)熱導(dǎo)線31與2號發(fā)熱導(dǎo)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(biāo)號:隔熱橡膠圓柱1、1號光纖套管21、1號發(fā)熱導(dǎo)線31、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導(dǎo)熱外護套6。發(fā)熱導(dǎo)線31通電產(chǎn)生的熱量通過氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5和導(dǎo)熱外護套6傳遞給光纖套管21，傳導(dǎo)過程中向外界環(huán)境散失熱量。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的實施方式作詳細(xì)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(fā)熱導(dǎo)線31、2號發(fā)熱導(dǎo)線32、氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5、導(dǎo)熱外護套6構(gòu)成。每條光纖套管內(nèi)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(fā)熱導(dǎo)線31位于120°方位角位置、2號發(fā)熱導(dǎo)線32位于240°方位角位置。I號光纖套管21與兩條發(fā)熱導(dǎo)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(fā)熱導(dǎo)線31、2號發(fā)熱導(dǎo)線32包裹形成環(huán)圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)5和導(dǎo)熱外護套6。
[0021]參照附圖2，測溫光纖與發(fā)熱導(dǎo)線在本發(fā)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(fā)熱導(dǎo)線31與2號發(fā)熱導(dǎo)線32相連接形成通電回路。
[0022]本發(fā)明工作原理如下:
[0023]導(dǎo)線通電產(chǎn)生的熱量，通過氟塑料層4、鋼帶(或鋼絞線)5和導(dǎo)熱外護套6傳導(dǎo)至光纖套管內(nèi)的測溫光纖。在熱量傳導(dǎo)過程中，會向周圍環(huán)境散發(fā)熱量，環(huán)境中滲流量越大，散熱越快，傳導(dǎo)給測溫光纖的熱量就越少。I號光纖套管21距離發(fā)熱導(dǎo)線較遠(yuǎn)，2號光纖套管22距離發(fā)熱導(dǎo)線較近，兩條光纖套管內(nèi)的測溫光纖升溫速率不同，因此分析兩條光纖套管內(nèi)傳感光纖的升溫速率，便可判斷出光纜周圍是否出現(xiàn)滲流及流量。
[0024]本發(fā)明的施工和使用方法:
[0025]本發(fā)明測溫光纜可直接連續(xù)埋入巖土體內(nèi)的溝槽中，溝底應(yīng)平整、無坎，光纜溝應(yīng)平直，與中心線的偏移不得超過10cm，拐彎處的溝槽，應(yīng)符合光纜最小曲率半徑的規(guī)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(diào)儀和電源相連，其中DTS解調(diào)儀測量光纖溫度，電源對導(dǎo)線通電發(fā)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(fā)熱導(dǎo)線31與2號發(fā)熱導(dǎo)線32相連接形成通電回路。
[0027]監(jiān)測時，在確定光纜溫度與周圍環(huán)境基本一致的前提下，開啟電源對發(fā)熱導(dǎo)線進行通電加熱，并持續(xù)利用DTS解調(diào)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(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施實例而已，只是說明本發(fā)明的原理，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；凡本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書附圖所示和以上所述，實施本發(fā)明；但是，凡熟悉本行業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，可利用上述技術(shù)，對本發(fā)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(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種監(jiān)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(fā)熱導(dǎo)線(31)、2號發(fā)熱導(dǎo)線(32)、氟塑料層(4)、鋼帶(或鋼絞線)(5)、導(dǎo)熱外護套(6);1號光纖套管(21)、2號光纖套管(22)、1號發(fā)熱導(dǎo)線(31)、2號發(fā)熱導(dǎo)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(fā)熱導(dǎo)線則位于120°方位角位置、2號發(fā)熱導(dǎo)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(fā)熱導(dǎo)線(31)、2號發(fā)熱導(dǎo)線(32)包裹形成環(huán)圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)(5)和導(dǎo)熱外護套(6)。2.基于權(quán)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(nèi)分別裝有2條測溫光纖。3.基于權(quán)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(fā)熱導(dǎo)線(31)和2號發(fā)熱導(dǎo)線(32)連接形成通電回路。4.基于權(quán)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(fā)熱導(dǎo)線通電產(chǎn)生的熱量通過氟塑料層(4)、鋼帶(或鋼絞線)(5)和導(dǎo)熱外護套(6)傳導(dǎo)給I號光纖套管(21)和2號光纖套管(22)，傳導(dǎo)過程中向外界環(huán)境散失熱量，若環(huán)境中有滲流發(fā)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(quán)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(fā)熱導(dǎo)線較遠(yuǎn)，2號光纖套管(22)距離發(fā)熱導(dǎo)線較近，兩條光纖套管內(nèi)的測溫光纖升溫速率不同，因此分析兩條光纖套管內(nèi)傳感光纖的升溫速率差異，便可判斷出光纜周圍是否出現(xiàn)滲流及流量。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種長距離連續(xù)傳熱橋式直埋加熱測溫光纜，用于監(jiān)測巖土體滲流位置及流量。本發(fā)明基于以下工作原理：兩條發(fā)熱導(dǎo)線和兩條光纖套管(每條套管內(nèi)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(fā)熱導(dǎo)線則位于120°和240°方位角位置。用氟塑料將發(fā)熱導(dǎo)線和光纖套管包裹形成環(huán)圈，其外再覆以鋼帶(或鋼絞線)和導(dǎo)熱外護套。使用時，發(fā)熱導(dǎo)線通電發(fā)出的熱量，經(jīng)過氟塑料層、鋼帶(或鋼絞線)和導(dǎo)熱護套，傳導(dǎo)至光纖套管內(nèi)的測溫光纖，傳導(dǎo)過程中熱量向外散失。根據(jù)兩條光纖套管內(nèi)的測溫光纖溫度變化情況，可判斷出光纜周圍是否出現(xiàn)滲流及流量。
【IPC分類】G01K11/32, G02B6/44
【公開號】CN105204134
【申請?zhí)枴緾N201510758376
【發(fā)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