HPS光纖MEMS混合傾斜系統
為監測巖土工程中不穩定邊坡，HPSYSTEM公司與Optosensing公司聯合開發了混合型傾斜儀——HPS混合傾斜儀系統，這是一種結合光纖傳感與MEMS傳感技術的創新型測斜系統，從而實現測量系統布設部位的變形。
該系統經濟、體積小、性能好。它利用了這兩種技術各自的優勢。
表1：技術規格
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最大誤差，MEMS 5m間距
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3.5mm
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材質
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聚乙烯（PE）
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輸出
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數字&光
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更具體地說，該系統包括一根聚乙烯管，其內部內嵌光纖技術中的分布式光纖傳感器和納米技術中的數字傳感器。MEMS傳感器用來提供進一步的反饋數據來驗證來自光纖的數據，從而提升系統性能。此外，MEMS傳感器可以重置來自數學模型的積分誤差，從而獲得光纖的應變。
用于建立變形剖面的數學模型采用了伯努利梁理論，包括彎矩分量的積分，以及管材的楊氏模量和管材幾何形狀的積分。Mx (z)和My (z)(在通用部分z中，分別是x軸方向的分量和y軸方向的分量)，其值是應變的函數。
管內，采用由HPSYSTEM公司開發的MEMS雙軸傳感器，對來自彎矩積分產生的誤差進行校正，因此，它通過提供反饋數據來驗證光纖獲得的測量結果，從而提高了性能。
圖1 -混合傾斜系統
系統內部的每個MEMS傳感器在數字總線上輸出一個信號，除了傾角值外，還使功能參數可用于診斷，如電源和溫度的值。傾斜儀的測量數據存儲在本地，并傳輸到數據采集和存儲單元。
圖2 -配置
通過這種方式，如果不需要連續的測量，只是周期性地進行光學數據的采集，也可以租用光學數據采集單元。
在MEMS技術中使用雙軸加速度計可以提高性能標準。
表2 - MEMS傳感器技術規范
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測量量程
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±90°（可選擇）
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靈敏度
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±0.01°LSB
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精度
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±0.1°
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工作溫度范圍
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-10°C~+85°C
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工作電壓
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4.75±26Vdc
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工作電流
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22mA~100mA
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輸出
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數字，標準AD
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重量
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約500g
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防護等級
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IP68~200
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上述的混合測斜系統可用于垂直和水平布置，并可用于收斂測量。
在垂直配置中，安裝傾斜儀系統的巖土體發生變形，導致管道變形，從而導致傳感纖維的壓縮和伸長。
因此，在安裝了該系統的巖土體中，沿著四根纖維的應變剖面的詳細測量，可以獲得管道的三維變形，或測斜剖面。
傾斜儀系統被適當地放入要監測的地面上的鉆孔中，并灌漿。一旦固化完成，第一次參考零點測量將作為后續測量的初始值。
相反的，混合技術中的測斜儀系統采用水平布置，即使在與地面平行的平面上也能測量位移和變形。該特征可用于監測滑坡前緣相對于其外部位置的水平位移。
如果系統被布置在隧道的斷面上，它可以進行較精確的收斂測量。
該混合式測斜儀具有通用性強、體積小、性能高的優點，較好克服了使用傳統儀器有關的限制，較好防止由相同的地面變形對系統造成的損害。
