平行螺旋传输线结构的岩土体变形分布式传感测量电缆

摘要

本发明公开了一种平行螺旋传输线结构的岩土体变形分布式传感测量电缆。在圆截面硅橡胶条外密绕一层有两根相互绝缘的电缆线，两根电缆线形成螺旋线，两根电缆线形成螺旋线外裹包有硅橡胶套管，两根电缆线的一端接匹配阻抗Z_L，两根电缆线的另一端接时域反射测量仪。本发明实现了岩土体变形的分布式测量和变形位置的定位，解决了当前滑坡、地面塌陷等地质灾害前兆岩土体变形的测量时存在的“测处未变、变处未测”的困境，为极大限度地减少地质灾害对人类的危害提供了无遗漏的测量工具和手段。

主权项

一种平行螺旋传输线结构的岩土体变形分布式传感测量电缆，其特征在于：两根平行直导线绝缘外皮连接在一起使导线间距离保持不变，这种两根相互绝缘的电缆线(2)密绕在圆截面硅橡胶条(1)外，形成了螺旋线，螺旋线外裹包有硅橡胶套管(3)，使用时两根电缆线的一端接匹配阻抗Z_L，两根电缆线的另一端接时域反射测量仪(4)，当这种岩土体变形分布式传感测量电缆局部受到拉伸时传感测量电缆局部拉伸时螺旋线匝数不变，传感测量电缆长度变长，因此被拉伸部分螺距增大，电缆的局部特性阻抗增大； 将平行螺旋传输线结构的岩土体变形传感测量电缆一端接入时域反射测量仪（4），根据传输线原理，当时域反射测量仪向电缆的一端输入电阶跃信号或脉冲信号时，输入电压Ut和反射电压Ur有如下关系 其中Zc为电缆的初始特性阻抗，Zd为被拉伸区间的特性阻抗，初始时Zc＝Zd,反射电压Ur＝0，当电缆局部被拉伸时，Zd增大，时域反射波形中产生一个大于0幅值为Ur反射电压，时域反射仪器记录反射电压的波形； 根据波形得到入射电压Ut与反射电压Ur的时间差T，再根据信号在测量电缆中的传输速度v就可以计算电缆末端到电缆拉伸点的距离S； 将电缆埋入岩土体，岩土体的变形将引起测量电缆的局部拉伸，根据时间T和反射电压U_r测得变形位置S和变形量ΔL。