圓環(huán)形加熱測溫光纜的制作方法

本發(fā)明涉及基坑工程監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種圓環(huán)形加熱測溫光纜。

背景技術(shù)：

巖土體滲流是影響邊坡基坑等穩(wěn)定性的主要因素，為了確?；庸こ痰陌踩斜匾獙r土體進行滲流監(jiān)測。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確定位。

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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高傳熱效率和空間分辨率的圓環(huán)形加熱測溫光纜，用于監(jiān)測基坑流滲及流量。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種圓環(huán)形加熱測溫光纜，包括第一光纖套管、第二光纖套管、第一發(fā)熱導(dǎo)線、第二發(fā)熱導(dǎo)線、隔熱加強筋、第一鋼帶、第二鋼帶、導(dǎo)熱外護套；其中第一光纖套管、第二光纖套管、第一發(fā)熱導(dǎo)線、第二發(fā)熱導(dǎo)線、隔熱加強筋密集纏繞于第一鋼帶上，并用隔熱加強筋將第一光纖套管、第二光纖套管、第一發(fā)熱導(dǎo)線、第二發(fā)熱導(dǎo)線隔離開；第二鋼帶將第一光纖套管、第二光纖套管、第一發(fā)熱導(dǎo)線、第二發(fā)熱導(dǎo)線、隔熱加強筋包裹形成環(huán)圈，第二鋼帶外圍再覆以導(dǎo)熱外護套。

進一步地，所述第一鋼帶的橫截面上，令第一光纖套管位于0°方位角位置、第二光纖套管位于180°方位角位置、第一發(fā)熱導(dǎo)線則位于120°方位角位置、第二發(fā)熱導(dǎo)線位于240°方位角位置。

進一步地，所述第一光纖套管中設(shè)置第一光纖、第二光纖，第二光纖套管中設(shè)置第三光纖、第四光纖，測溫光纜的尾端連接方式為：第一光纖套管中的第一光纖與第二光纖套管中第三光纖相熔接形成測溫回路，第一光纖套管中第二光纖與第二光纖套管中第四光纖相熔接形成測溫回路，第一發(fā)熱導(dǎo)線與第二發(fā)熱導(dǎo)線相連接形成通電回路。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點為：(1)光纜中間為空心結(jié)構(gòu)，空氣是有效的熱量絕熱體，兩條發(fā)熱導(dǎo)線和兩條光纖套管被隔熱加強筋分隔于四個絕熱區(qū)域，提高了傳熱效率；(2)光纖套管、發(fā)熱導(dǎo)線、隔熱加強筋密集纏繞于第一鋼帶上，有效的提高光纜的空間分辨率；(3)發(fā)熱導(dǎo)線通電產(chǎn)生的熱量，通過鋼帶和導(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，甚至沒有熱量，由此可以提高測溫光纜對滲流的靈敏度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明測溫光纜的橫截面示意圖。

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。

圖3為本發(fā)明測溫光纜的傳熱路徑工作原理示意圖。

圖4為本發(fā)明測溫光纜中光纖套管、發(fā)熱導(dǎo)線、隔熱加強筋的纏繞圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的實施方式作詳細的描述。正如說明書附圖所示：

結(jié)合圖1，本發(fā)明圓環(huán)形加熱測溫光纜，包括第一光纖套管11、第二光纖套管12、第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22、隔熱加強筋3、第一鋼帶41、第二鋼帶42、導(dǎo)熱外護套5；其中第一光纖套管11、第二光纖套管12、第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22、隔熱加強筋3密集纏繞于第一鋼帶41上，并用隔熱加強筋3將第一光纖套管11、第二光纖套管12、第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22隔離開；第二鋼帶42將第一光纖套管11、第二光纖套管12、第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22、隔熱加強筋3包裹形成環(huán)圈，第二鋼帶42外圍再覆以導(dǎo)熱外護套5。

所述第一鋼帶41的橫截面上，令第一光纖套管11位于0°方位角位置、第二光纖套管12位于180°方位角位置、第一發(fā)熱導(dǎo)線21則位于120°方位角位置、第二發(fā)熱導(dǎo)線22位于240°方位角位置。

結(jié)合圖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：第一光纖套管11中設(shè)置第一光纖111、第二光纖112，第二光纖套管12中設(shè)置第三光纖121、第四光纖122，第一光纖套管11中的第一光纖111與第二光纖套管12中第三光纖121相熔接形成測溫回路，第一光纖套管11中第二光纖112與第二光纖套管12中第四光纖122相熔接形成測溫回路，第一發(fā)熱導(dǎo)線21與第二發(fā)熱導(dǎo)線22相連接形成通電回路。

結(jié)合圖3，在本圓環(huán)形加熱測溫光纜中第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22通電產(chǎn)生的熱量通過第一鋼帶41、第二鋼帶42以及導(dǎo)熱外護套5傳導(dǎo)給第一光纖套管11和第二光纖套管12，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，在本加熱測溫光纜中第一光纖套管11距離第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22較遠，第二光纖套管12距離第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22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。

結(jié)合圖4，本圓環(huán)形加熱測溫光纜中，第一光纖套管11、第二光纖套管12、第一發(fā)熱導(dǎo)線21、第二發(fā)熱導(dǎo)線22被隔熱加強筋3分隔于四個絕熱區(qū)域，且密集纏繞于第一鋼帶41上，可以有效的提高光纜的空間分辨率。本光纜中間部分是空心的，以第一鋼帶41為最內(nèi)部支撐，有隔絕熱量的作用，提高傳熱效率，并且可以當作臨時的通水管道。

本發(fā)明基于以下工作原理：光纜中部是空心的，內(nèi)環(huán)為鋼帶。鋼帶上密集纏繞兩條發(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)以及隔熱加強筋；外圍用鋼帶將發(fā)熱導(dǎo)線和光纖套管包裹形成環(huán)圈，環(huán)圈內(nèi)用隔熱材料隔熱加強筋將發(fā)熱導(dǎo)線和光纖套管隔開，再覆以導(dǎo)熱外護套。使用時，發(fā)熱導(dǎo)線通電發(fā)出的熱量，經(jīng)過鋼帶和導(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。

本發(fā)明的施工和使用方法：

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。

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，其中第一光纖套管11中的第一光纖111與第二光纖套管12中第三光纖121相熔接形成測溫回路，第一光纖套管11中第二光纖112與第二光纖套管12中第四光纖122相熔接形成測溫回路，第一發(fā)熱導(dǎo)線21與第二發(fā)熱導(dǎo)線22相連接形成通電回路。

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。

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。