基于平行螺旋传输线的形变分布式测量机理研究

地表或地下形变的分布式测量是地质灾害监测中的重要组成部分,以平行螺旋传输线作为传感器,结合时域反射(time domain reflectometry,TDR)的测量方式可实现较大形变的连续分布式测量。已知平行螺旋传输线被拉伸时特性阻抗会随拉伸量的增大而增大,通过对平行螺旋传输线的电路模型和电场进行分析计算,得出了拉伸量与特性阻抗的理论近似模型,TDR技术用于测量平行螺旋传输线的形变位置和特性阻抗的变化量,根据推导的理论模型可以获得特性阻抗变化量与平行螺旋传输线拉伸量的关系,将多条平行螺旋传输线铺设于待测区域,能实时监测待测区域的形变量和形变位置。

平行螺旋传输线用于岩土形变分布式测量的机理研究

提出了一种平行螺旋传输线作为传感电缆用于岩土形变位移的分布式测量,基于建立的拉伸分布参数模型,推导了传感电缆特性阻抗与岩土拉伸量的关系并给出了拟合函数。根据编写的上位机程序计算出其特性阻抗的变化从而实现了岩土拉伸位置的定位测量,再利用拟合函数,确定拉伸量的大小,最终求得岩土形变的拉伸总量。为了验证理论分析的正确性,设计了基于时域反射技术的形变测量系统,对平行螺旋传输线进行了局部多点拉伸的定位及形变测量实验,实验测量结果和理论计算结果吻合度很好,为平行螺旋传输线在岩土形变分布式测量的应用提供了有力的理论分析和实验验证。

基于平行螺旋传输线的拉伸形变传感器研究

在地质灾害监测领域,基于平行螺旋传输线的形变传感器可用于拉伸形变分布式测量,且可拉伸量大,其形变量与特性阻抗之间存在一定的函数关系。分析平行螺旋传输线的结构特征和工作机理,借助时域反射法(TDR)测量特性阻抗,通过电磁场原理和有限元仿真得出平行螺旋传输线特性阻抗和形变量之间的关系。实验显示平行螺旋传输线的特性阻抗与拉伸形变量之间存在指数关系,在时域反射仪的采样精度足够高且阶越信号上升时间足够短时,提出的方法可以用于实现准确的拉伸形变分布式测量。

基于螺旋平行传输线的时域反射监测技术研究

针对山体滑坡、泥石流等岩土灾害,通过基于螺旋平行传输线的TDR(time-domain reflectometry)技术,设计出的窄脉冲发生电路,返回波信号调理电路和高速采样模块,运用等效采样法,实现了信号的采集,完成了时域反射监测仪器系统,并对反射波形进行了实时对比研究;将螺旋平行传输线埋人山体,当山体内部发生形变,引起螺旋平行传输线相应拉伸,拉伸点的特性阻抗随之变化,运用TDR技术对螺旋平行传输线进行测量分析,可得螺旋平行传输线变形数据,相应的反映了山体表面的变形;反射波形的实时对比研究表明,将时域反射技术应用于螺旋平行传输线形变监测行之有效且效果明显。

基于螺旋平行线与时域反射技术的岩土变形分布式探测研究

针对目前几种山体滑坡、泥石流等岩土变形造成的地质灾害监测方法的不足,提出一种新型岩土变形测量方法,该方法是将螺旋平行传输线与时域反射技术相结合形成的一种变形分布测量技术。设计变形分布式测量标定系统,运用系统中的拉伸装置分别对162 cm螺旋线进行整体拉伸与对500 cm螺旋线进行定位拉伸,同时运用系统中的时域反射装置对被拉伸的螺旋线进行测量,并运用偏最小二乘法分别对2组测量数据进行建模。将162 cm螺旋线整体逐厘米拉伸至195 cm,每拉伸1 cm测量一次时域反射数据,所建模型对拉伸量的预测值最大误差为0.3%。将500 cm螺旋线逐次从起始端至末端每隔10 cm拉伸2 cm,每拉伸一次测量一次时域反射行数据,所建模型对拉伸位置距起始端的距离值最大误差为2%。实验结果说明提出的测量方法能够对螺旋平行传输线的拉伸量和拉伸位置进行准确预测,该方法解决了点式测量"测处未变,变处未测"的不足,并具有比光纤测斜方法更大的测量范围。