工程案例：山体滑坡光纤监测系统 o内容提要： ·在光电信息检测的行业工程应用实践部分，设置 “山体滑坡光纤监测系统”。首先“介绍光纤滑 坡推力监测系统基本组成，再从工作原理、机械 结构、效果演示、数据处理四个方面进行阐述， 最后展示了其在实际应用中的现场测试情况。 6
工程案例：山体滑坡光纤监测系统 内容提要： ⚫ 在光电信息检测的行业工程应用实践部分，设置 “山体滑坡光纤监测系统”。首先“介绍光纤滑 坡推力监测系统基本组成，再从工作原理、机械 结构、效果演示、数据处理四个方面进行阐述， 最后展示了其在实际应用中的现场测试情况。 6
引言： 。行业工程应用实践是《光电信息检测》课程和实际 应用相结合的一个成果展示。本工程案例来源于我 们的科研项目，拟从研究背景、组成原理、技术实 现途径、关键技术及解决措施、研制难点及解决措 施等方面对该案例进行详细的阐述
引言： 行业工程应用实践是《光电信息检测》课程和实际 应用相结合的一个成果展示。本工程案例来源于我 们的科研项目，拟从研究背景、组成原理、技术实 现途径、关键技术及解决措施、研制难点及解决措 施等方面对该案例进行详细的阐述。 7
需求背景：(1)国家迫切需要 泥石流 15 73% 图12011年全国地质灾害类型构成 8
需求背景：（1）国家迫切需要 8
需求背景：（1)国家迫切需要 ,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》已将重大灾害监测预警定位为 未来十五年影响我国国民经济建设与发展的关键支撑技术 重大工程（如三峡库区、大坝、煤矿等）地震灾区防灾减灾、监测预警 是我国国家公共安全的重要组成部分，是重要的基础性、公益性事业， 事关人民生命财产安全和经济社会可持续发展 ■温家宝总理：把防治地质灾害作为地质工作重要任务 ■地质灾害中，滑坡地质灾害占73%，滑坡地质灾害监测具有重要的意义， 项目以滑坡地质灾害监测为应用目标。 滑坡灾害产生都伴随着裂缝、位移、应变以及下滑剩余推力的变化。地 下水是滑坡主要诱发因素，而地下水的流动伴随着其温度、渗透压力等 的变化。滑坡体的应变、温度、渗透压力、位移、土压力等参数表征了 滑坡体滑移动态特性，对其采集是对滑坡体进行研究、预警分析的主要 实现手段
需求背景：（1）国家迫切需要 ◼ 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》已将重大灾害监测预警定位为 未来十五年影响我国国民经济建设与发展的关键支撑技术 ◼ 重大工程（如三峡库区、大坝、煤矿等）地震灾区防灾减灾、监测预警 是我国国家公共安全的重要组成部分，是重要的基础性、公益性事业， 事关人民生命财产安全和经济社会可持续发展 ◼ 温家宝总理：把防治地质灾害作为地质工作重要任务 ◼ 地质灾害中，滑坡地质灾害占73%，滑坡地质灾害监测具有重要的意义， 项目以滑坡地质灾害监测为应用目标。 ◼ 滑坡灾害产生都伴随着裂缝、位移、应变以及下滑剩余推力的变化。地 下水是滑坡主要诱发因素，而地下水的流动伴随着其温度、渗透压力等 的变化。滑坡体的应变、温度、渗透压力、位移、土压力等参数表征了 滑坡体滑移动态特性，对其采集是对滑坡体进行研究、预警分析的主要 实现手段。 9
需求背景：(2) 相关技术不完善 ■当前国内外对滑坡体监测的参数单一、不全面，功能单一，在数据采 集、传输和接收处理的通用性、兼容性、可靠性方面还存在不足。 ■缺乏各种参量间的印证、无法进行全方位监测、不具备无线遥测能力、 不适于长时间监测与组网，不适于灾害监测的全面推广。 ■具有我国自主知识产权的监测仪器不多。 尚满足不了滑坡地质灾害监测的要求—研发基于新型光纤传感技术的 滑坡地质灾害监测仪器。 10
需求背景：（2）相关技术不完善 ◼ 当前国内外对滑坡体监测的参数单一、不全面，功能单一，在数据采 集、传输和接收处理的通用性、兼容性、可靠性方面还存在不足。 ◼ 缺乏各种参量间的印证、无法进行全方位监测、不具备无线遥测能力、 不适于长时间监测与组网，不适于灾害监测的全面推广。 ◼ 具有我国自主知识产权的监测仪器不多。 尚满足不了滑坡地质灾害监测的要求—研发基于新型光纤传感技术的 滑坡地质灾害监测仪器。 10
需求背景：(3)光纤传感技术的优势 ■灵敏度高，适合超微弱信号传感 ■寿命长、长期可靠性好，适合长 被测参量 传感探头 信号处理 期监测 ■非电传感，本质安全，抗电磁干 扰，适合易燃易爆和电力等领域 传感 光纤 ■一纤多点，无源多场，分布式测 量，适合长距离多参量组网监测 利用光纤敏感结构或 元件，将被测参量转 换为相应光信号的新 一代传感技术
需求背景：（3）光纤传感技术的优势 11 光敏材料 光纤 被测参量 传感探头 信号处理 利用光纤敏感结构或 元件，将被测参量转 换为相应光信号的新 一代传感技术 ◼ 灵敏度高，适合超微弱信号传感 ◼ 寿命长、长期可靠性好，适合长 期监测 ◼ 非电传感，本质安全，抗电磁干 扰，适合易燃易爆和电力等领域 传感 ◼ 一纤多点，无源多场，分布式测 量，适合长距离多参量组网监测
主体内容： 。从山体滑坡光纤监测系统四个方面来阐述 ·系统组成 ·基本原理 ·机械结构 ·效果演示 。关键技术 ●难点技术及解决措施 12
主体内容： 从山体滑坡光纤监测系统四个方面来阐述 ⚫ 系统组成 ⚫ 基本原理 ⚫ 机械结构 ⚫ 效果演示 ⚫ 关键技术 ⚫ 难点技术及解决措施 12
山体滑坡光纤岩体推力监测系统原理： 滑坡崩塌岩体推力监测系统采用 地表部分 地下部分 弹膜片作为压力敏感件，委婉调制机 0 均布载荷P 激光 构对单模光纤进行微弯处理，利用瑞 光源 方向 G1 光电探 藕合器 利反向散射，铜鼓光时域分析，准确 测器 G2 量测光纤 高速A/D 信号 光纤压 转换 显示 力敏感 测出光纤的受力大小和空位置，实现 处理器 器 沿光纤轴向分布式压力的传感。 13
山体滑坡光纤岩体推力监测系统原理： 13 滑坡崩塌岩体推力监测系统采用 弹膜片作为压力敏感件，委婉调制机 构对单模光纤进行微弯处理，利用瑞 利反向散射，铜鼓光时域分析，准确 测出光纤的受力大小和空位置，实现 沿光纤轴向分布式压力的传感
传感原理 当均布载荷P作用于弹膜，发生微应变W,就会带动 压齿及光纤微位移W，即将光纤芯中的导模耦合到辐射 模，引起微弯损耗的变化，只要能测得此微弯损耗的 变化值，就可以测到均布载荷P的变化值。 +应力F 弹膜 光纤 压齿 14
传感原理 当均布载荷P作用于弹膜，发生微应变W,就会带动 压齿及光纤微位移W，即将光纤芯中的导模耦合到辐射 模，引起微弯损耗的变化，只要能测得此微弯损耗的 变化值，就可以测到均布载荷P的变化值。 14 光纤
机械结构 图中，灰色为钢管，黄色为光纤，蓝色为传感机制，将光纤固 定在钢管外壁，在工作时，外部压力作用于传感机制使得该位置 的光纤发生微弯，从而改变输出的光信号强度。 安装传感头若干个 钢管 15
机械结构 15 图中，灰色为钢管，黄色为光纤，蓝色为传感机制，将光纤固 定在钢管外壁，在工作时，外部压力作用于传感机制使得该位置 的光纤发生微弯，从而改变输出的光信号强度