分布式光纤传感技术与工程应用研究(42)
测温光缆的直径为15mm，为适应本工程中的特殊要求，如耐高温、耐压等情况，测温光缆的内部构造与普通光缆不同，其横断面结构如图5.31所示。
图5.31 测温光缆横断面示意图
测温光缆的外层以及内部填充物都采用了密度较大硬度较高的材料，再加上不锈钢铠装层、内部的四根钢丝和导线以及光纤的不锈钢套管就组成了耐高温并且能承受较大压力的结构。对内部的两根导线通电，来加热内部的光纤，即可使光纤处于比较高的温度下，而当库底的某处出现渗漏情况时，库水将使该处的光纤降温，借此就可反映出渗流的确切位置。
测温光缆一般布置在整平胶结层上，在一些反弧段有加厚层的区域也布置在加厚层的顶面上，如图5.32所示。测温光缆采用一种特别制造的形似拱桥的不锈钢夹子固定在整平胶结层或加厚层上。
图5.32 沥青混凝土防渗结构图
2、 通讯光缆铺设
通讯光缆采用6芯的普通光缆，通讯光缆都是布置在岸顶和坝顶预留的电缆沟内，施工比较简单，它由每根测温光缆两端的渗流测量控制箱连向监测室。
3、 加热装置
试验采用的是加热法测渗流，需要在缠绕测量光纤时同时缠绕加热导线来提供稳定的热源。加热装置由可调节电压的直流加热电源和加热导线组成。
直流加热电源要求可以调节电压。渗流引起的温度变化不只取决于渗流流速，还与光纤所处的环境温度有关，试验中需要找到温度变化和光纤温度本身的关系，光纤温度的调节依靠加热电源的电压调节实现，因此要求电源的电压可调。加热导线选择普通的漆包线，与光纤同时缠绕在一起，并一起从出线孔引出与加热电源相连。
数据采集处理系统:
1、 数据采集程序
YorkSensa公司的DTS800M2自带的程序本身并不是专门针对水利工程的渗流监测设计的，因此本工程应用时根据DTS800M2的底层命令重新设计编制了数据采集程序。在DTS随机软件的基础上，根据本工程的特点进行修改、补充，从而重新编写而成的，具有人工控制和自动控制两种数据采集方式。人工控制方式由人工通过中央控制装置发出数据采集指令，完成规定的测量后将数据传送至中控室SQL服务器上存储；自动控制方式按预先设定的数据采集时间间隔自动采集数据并将数据传送至中控室SQL服务器上存储。
采用WEB服务的方式进行数据发布，采用PHP+Apache服务器的方式建立WEB服务器，数据查询软件连接到SQL服务器上，取其数据，将数据以表单和图形显
示的方式直观地显示在IE浏览器界面上，用户只需要连接到WEB服务器上即可进行全部数据的查询，同时，该查询软件还具备一些数据分析、评估功能，可在一定程度上辅助分析数据。
2、 小波消噪程序
在本工程中，信号消噪的地位非常重要，它直接关系到采集到的信号数据是否可用，因为在工程中，如某处出现特殊工况（如防渗层开裂导致渗流）的数据一般比相邻点温度的降低值并不大，如果处理不当，完全有可能被信号中掺杂的高频噪声掩盖。
本工程的主采集处理程序是采用标准C程序语言编写，便于今后程序的扩展和文护。
监测结果:
图5.33是现场防渗层施工时实际测量得到的光缆温度分布曲线图(未经过信号处理)，其中T为光缆温度，L为光缆的测点距离起始点的长度。在未经信号处理过的图形中可以看到温度数据的起伏是很大的。采用了编制的程序，用小波进行消噪来处理原始信号，得到如图5所示的曲线，此时的曲线更贴近了实际中的温度分布。
其中A-B段为DTS内置光纤段，温度文持在37℃左右；C-D段裸露在空气中，因此与气温相同，约为18℃；E-F段是已经埋设好的光缆段，按当时的施工进度已经埋设在了防渗层下，由于防渗层的保护隔温效果，这一区段的光缆温度要高于裸露在空气中的区段；G点温度较高，将要达到50℃，实际上这也是一个区段，长度约为4m，是光缆正在铺设的条带，正在铺设的条带由于光缆接触高温的沥青混凝土最高温度可以达到180℃以上，在G点的条带正处于摊铺过后混凝土的冷却过程中，因此温度低于180℃，但是高于周围的环境温度；H-I段也是处于裸露状态的光缆段。