技术摘要：
本发明公开了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪、系统及方法，其技术方案为：包括水箱、压力补偿装置和水位压力测量装置，水箱用于提供水位压力测量需要的水；压力补偿装置设置于水箱内部，用于对水位测量进行压力补偿；在水位压力测量装置测量过程中能够对其施  全部
背景技术：
在现今市场，随着水利水电工程及各种大型工程的发展，越来越多的大坝坝基、土 建等不得不开挖到基岩层电而直接建于覆盖层上，坝基或土建基层沉降变形的大小对大坝 的应力与变形等有很大的影响。因此，对于建于覆盖层上的大坝和大型基建工程而言，基层 的沉降监测是这些大坝和大型基建设施最重要的安全监测项目之一。整个沉降测量系统的 基准水平面与测量处的水位差远远超过水位计测量量程。 监测大坝和大型基建设施的沉降常用的有液压式沉降仪及电磁式沉降仪。发明人 发现，一般的液压式沉降仪要求测点高程与位于大坝或大型基建的下游坡处的观测房高程 基本相同，而坝基或基层覆盖层顶部高程通常均位于下游河道死水位以下，因此一般的液 压式沉降仪无法适用于高压差，高精度的沉降测量。 目前市场上很多采用电磁式沉降仪，这种沉降仪的安装需要将沉降管从坝基或基 层垂直引致顶部，严重地影响整体基建设施施工。整个沉降测量系统的基准水平面与测量 处的水位差远远超过水位计测量量程，同时测量沉降的精度还要求比较高，因此对于这种 情况的沉降测量急需解决办法。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于补偿压差法的光纤光栅 液压沉降仪、系统及方法，利用外界力来对应力膜片受到的应力进行部分抵消，可以使沉降 仪能够适应高压差水位里保持高精度的沉降测量；并能够进行远距离对沉降进行实时监 测。 为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现： 第一方面，本发明的实施例提供了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪， 包括： 水箱，用于提供水位压力测量需要的水； 压力补偿装置，设置于水箱内部，用于对水位测量进行压力补偿；在水位压力测量 装置测量过程中能够对其施加外界作用力； 水位压力测量装置，设置于水箱下方，包括与压力补偿装置相连的应力膜片，所述 应力膜片连接光纤，光纤上间隔固定若干光纤光栅传感器。 作为进一步的限定，所述光纤光栅传感器包括通过光纤串联的光纤光栅应力传感 器和光纤光栅温度传感器，光纤光栅应力传感器能够返回波长变化值，光纤光栅温度传感 器的测量值作为光纤光栅应力传感器变化值的修正参考。 作为进一步的限定，所述光栅应力传感器和光纤光栅温度传感器通过基座固定于 3 CN 111578900 A 说　明　书 2/7 页 外壳内部，所述应力膜片设于外壳顶部。 作为进一步的限定，所述压力补偿装置包括浮子、限位栓，浮子顶端通过限位栓与 水箱固定，浮子底端通过连接件与应力膜片相连。 作为进一步的限定，所述水箱一侧连接入水管，另一侧连接出水管；所述入水管安 装限压阀，所述出水管安装水阀。 作为进一步的限定，所述入水管和出水管关于水箱对称安装。 作为进一步的限定，所述水箱顶部设有排气口。 第二方面，本发明实施例还提供了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降系 统，包括所述的基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪。 第三方面，本发明实施例还提供了一种基于补偿压差法的光纤光栅液压沉降仪的 使用方法，包括： 向水箱中注满水，使水箱内部没有气体； 部分打开限压阀，当水位压力测量装置超过其设计量程后，打开限位栓，使光纤光 栅返回到光波长初始值；重复操作直至限压阀完全打开； 限压阀完全打开后，当光纤光栅应力传感器返回波长值超出量程，则调节压力补 偿装置，使水位压力测量装置所测返回波长值与未加水时一致。 上述本发明的实施例的有益效果如下： (1)本发明的一个或多个实施方式通过压力补偿装置对应力膜片受到的应力进行 部分抵消，可以使沉降仪能够适应高压差水位里保持高精度的沉降测量； (2)本发明的一个或多个实施方式利用光纤光栅传感器的波长区分特性实现波分 复用功能，多个传感探头所用光纤光栅的中心波长不同，串联在同一根光纤上实现波分复 用；采用光纤的光传输，可以进行远距离地点对沉降进行实时监测，极大地减少人工巡视成 本；同时在远程测量沉降时，无需另外给沉降仪提供电源； (3)本发明的一个或多个实施方式采用两个相同规格经温敏封装的光纤光栅传感 器，一个光纤光栅传感器作为沉降仪的环境温度测量，其温度值作为应力FBG的变化值修正 参考；与之串联在一起的另一只光纤光栅传感器置于应力膜片与基座之间，应力膜片受到 水位压力变化后，应力FBG返回波长变化值； (4)本发明的一个或多个实施方式的液压沉降仪所感测到的水位压力变化信息以 其中心波长的变化来体现，该波长变化可转化为远端光源输入到探头的激光的波长变化， 通过传输光纤可将携带温度信息和水位压力信息的激光远距离回传至远端信号处理设备 进行沉降数据解算。 附图说明 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。 图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图； 其中，1、基座；2、应力膜片；3、光纤光栅应力传感器；4、光纤光栅温度传感器；5、外 壳；6、水箱；7、浮子；8、限位栓；9、限压阀；10、连接件；11、排气口；12、入水管；13、出水管； 14、水阀；15、光纤。 4 CN 111578900 A 说　明　书 3/7 页