CN119045134B 一种用于土体含水率测量的ah-fbg光缆及应用方法 （河海大学）

一种用于土体含水率测量的AH-FBG光缆及本发明公开了一种用于土体含水率测量的包裹整体AH_FBG光缆；基于室内试验测试了AH_FBG光缆的加热均一性、确定了其用于含水率测量的温度特征值_含水率标定公式。本发明设计2FBG传感器作为AH_FBG光缆的温度传感器，FBG传感器的栅区置于加热铠管中，其中，4.一种用于土体含水率测量的AH_FBG光缆的应用方法，其步骤S3：采集AH_FBG光缆实测的目标土体的温度5.根据权利要求4所述的一种用于土体含水率测量的AH_FBG光缆的应用方法，其特征步骤S1.1：将一根AH_FBG光缆中各个FBG传感器测点依次通过预拉后用胶带固定在地步骤S1.4：第一次加热测试将AH_FBG光缆中的各个FBG传感器测点依次通过位移台进6.根据权利要求4所述的一种用于土体含水率测量的AH_FBG光缆的应用方法，其特征待布设好AH_FBG光缆后，将AH_FBG光缆中的光纤和导线分别接入FBG解调仪和直流电37.根据权利要求4所述的一种用于土体含水率测量的AH_FBG光缆的应用方法，其特征_34[0003]常规水分场监测技术多为点式测量，难以满足大范围时空连续的原位监测要可分为主动加热分布式温度感测(AH_DTS)技术和主动加热光纤布拉格光栅(AH_FBG)技术。技术用于原位监测的可靠性。现有技术中将AH_DTS光缆布设在三个不同深度处的农田中，些问题限制了AH_FBG技术的进一步推广和5FBG光缆兼具AH_DTS光缆和AH_FBG刚玉管传感器的优势，并通过室内试验测试了该AH_FBG[0016]步骤S1.1：将一根AH_FBG光缆中各[0019]步骤S1.4：第一次加热测试将A[0023]待布设好AH_FBG光缆后，将AH_FBG光缆中的光纤和导线分别接入FBG解调仪和直6[0031]图2是根据本发明实施例提供的一种用于土体含水率测量的AH_FBG光缆结构示意[0036]图7是根据本发明实施例提供的AH_FBG光缆实测含水率与中子管实测含水率的结[0038]现有的AH_FBG刚玉管传感器结构参照图1，为了克服现有AH_FBG刚玉管传感器的7于保护加热铠管内部的FBG传感器以及加热传感段只起到传输电流和光波的作用。AH_FBG传感光缆可根据实际需要设置多个传感段，[0046]步骤S1.1：将一根AH_FBG光缆中各[0049]步骤S1.4：第一次加热测试将A拉AH_FBG光缆的Tt均大于自由光缆的Tt，这是因为预拉光缆在受热膨胀的过程中会受到固8[0054]待布设好AH_FBG光缆后，将AH_FBG光缆中的光纤和导线分别接入FBG解调仪和直[0056]AH_FBG光缆上10个FBG测点的升温均一性良好，但其整体长度较大，若采用传统[0057]图4展示了本次试验设置的10个土样含水率的数值及AH_FBG光缆的布设方式。待[0058]需要说明的是，AH_FBG光缆在贴地条件下和悬空条件下的加热参数是完全一致9(W/(mK))，R为单位长度上AHFO传感器与土壁的热阻(mK/W)，K为土体的热扩散系数(m2/_3[0072]图5展示了AH_FBG光缆的Tt_θ标定结果。可以看到，标定结果的拟合效果十分良试坑中，两根AH_FBG光缆的第一个FBG测点分别位于地下0.1m和13.1m。需要说明的是，18.1m测点处的FBG的刻蚀质量不佳，该点处的反射信号弱，故实际分析中未考虑该FBG测