案例分享：基于OFDR的不连续管道竖向错开变形监测

昊衡科技分享测试案例。将分布式传感光纤布设于不连续管道外壁，采用OFDR分布式光纤传感设备监测管道变形过程中光纤的轴向应变；将光纤监测数据与千分表实测数据相对比，验证计算结果的有效性。使用OSI分布式光纤传感系统，提高了监测结果的准确性。试验过程中千分表和OFDR设备对管道竖向错开变形量和光纤轴向微应变进行连续自动采集。试验采用OSI型OFDR分布式光纤解调仪，监测80m范围内光纤沿线的微应变，应变测量精度为±1.0με，最高空间分辨率可达1mm，应变测量范围为±15000με，最低测量间隔为3s。

图1 光纤轴向布设示意图

光纤在横截面方向分别在0°、90°、180°、270°的位置布设，每段光纤在两管连接处左、右两侧5cm处用胶水进行定位处理，光纤轴向布设方法见图1，光纤横截面布设方法见图2。

图2 光纤截面布设示意图

千分表量程1cm，精度0.001mm，千分表从左到右依次编号为1号、2号、3号、4号、5号、6号，试验过程分为悬臂梁试验、剪切试验、填土试验三部分，均在3号和4号千分表之间的位置进行加压，但加压方式有所不同。

图3 填土试验过程

填土试验通过对上覆土层施加重物对管道加压，气囊放气过程等效为加压过程；剪切试验通过调节升降台高度控制管道的竖向位移；悬臂梁试验采用悬挂重物的方式加压。

测试结果

室内试验过程中，采用OSI型分布式光纤解调仪，对光纤的轴向位移进行持续监测，结果如下：

图4 剪切试验应变数据

从剪切试验应变曲线（见图4）中可以发现四个明显的峰值，从左到右依次代表左侧、下侧、右侧和上侧错开处，每一级曲线中峰值大小随加载级数增加而增大。观察发现在左侧接缝（3.64m）处的峰值为负值，分析是在粘贴光纤时自由段光纤未进行足够预拉，导致试验过程中自由段光纤发生收缩，在应变数据上体现为负值。完整测试过程及结果，详见基于OFDR的不连续管道竖向错开变形定量监测。