磁致伸缩多点地表裂缝位移监测装置

磁致伸缩多点地表裂缝位移监测装置
作者：蒋凡；郝文杰；王洪磊；





针对滑坡、边坡等灾害体地表单点裂缝位移监测的技术手段已开展了大量深入研究,手段丰富。但面对单处多级裂缝或区域多级裂缝的面上分布式监测的措施相对匮乏。本文介绍一种采用磁致伸缩位移传感器对滑坡地表多点位移分布式监测预警的装置。

 

磁致伸缩位移传感原理磁致伸缩传感技术是利用稀土超磁致伸缩材料在磁场中被磁化时,沿磁化方向发生巨大伸缩变形这一物理现象,实现物体位置传感。该技术由于非接触、精度高、重复性好、结构稳定可靠等优势,在发达国家中的油田、化工、电力、工程检测等系统获得广泛应用与研究。磁致伸缩位移传感器核心为应用磁致伸缩传感技术获取位置信息,通过高精度的弱信号检测间接解算出位移。其结构主要由激励脉冲电路、波导丝(磁致伸缩材料)、波导丝阻尼器、移动磁环、回波检测电路等5部分组成。磁致伸缩位移传感器内部的激励脉冲电路产生激励脉冲,沿波导丝方向传播,作为时间计数的起始脉冲。激励脉冲产生垂直于波导丝的环形磁场,该磁场遇到可移动的磁环产生的径向磁场相叠加,就会产生一螺旋状磁场,根据威德曼(Wiedemann)效应,波导丝会产生瞬时扭转形变,而产生的扭转波将以一恒定的速度沿波导丝向两侧传播,传到末端时,其能量将被波导丝阻尼器吸收,而返回的扭转波遇到回波检测电路中的传感换能元件,产生感应电流脉冲即终止脉冲,通过测量起始脉冲与终止脉冲之间的时间差即可精确地确定被测位移量。

根据应用于滑坡、边坡等野外场地特征,选用带柔性测杆的磁致伸缩位移传感器。该传感器的柔性测杆可以适应滑坡、边坡等滑动面的起伏不定的特征,能有效贴合滑动面地形,且易于安装。多个移动磁环与测杆非接触测量实现多级裂缝位移的连续监测。该传感器单条测杆可挂载15个移动磁环,等同单条测线上可以监测15级裂缝。传感器的数据输出为CAN总线格式,可传输距离2.5km(传输距离与数据传输速率有关),同时采用CAN总线输出方式易于组网,多个传感器进行编号后组成网络,形成监测区域的分布式监测,达到整个滑动面上的多级区域监测。其防水等级达到IP67,适合野外工作环境。

 

分布式磁致伸缩多点位移监测装置利用磁致伸缩位移传感器实现滑动面地表多点位移监测,以磁致伸缩位移传感器柔性测杆上的磁环感知滑坡多级滑动体的蠕变,测得的位置传感信号通过CAN总线传输到计算机上的上层控制软件,通过控制软件数据解析与处理,计算出滑动位移量与位移速度,根据位移监测数据实现滑坡裂缝位移实时监测与预警。

 

分布式磁致伸缩多点位移监测装置利用磁致伸缩位移传感器的非接触磁环作为滑动体多级裂缝位移监测点，实现滑坡、边坡等地表多点裂缝位移的实时检测。其肉型测杆能较好适应滑坡、边坡等特殊地形，通过柔性测杆上的磁环检测滑坡滑动体的蠕变，实现多点、大量程滑坡位移连续检测。






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