布里淵光纖傳感裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種布里淵光纖傳感裝置，其中，包括：布里淵光時域分析儀；分體式盤纖模塊，包括第一固定端和第一活動端述第一固定端固定在待測體上，第一固定端上設置有第一盤纖柱；第一活動端上設置有第二盤纖柱；光纖盤繞在第一盤纖柱和第二盤纖柱后引出，與布里淵光時域分析儀相連；安全保護模塊包括第二固定端和第二活動端，第二固定端固定在待測體上，第二固定端與第二活動端通過安全鎖扣相連；彈性體，連接第一活動端和第二活動端。本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置，可以實現(xiàn)長距離，分布式的測量；通過設置兩個固定端與待測體相連，使現(xiàn)場的施工工作量大幅減少，克服了光纖無法重復利用的問題，提高了資源的利用率。
【專利說明】布里淵光纖傳感裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光纖傳感技術，尤其涉及一種布里淵光纖傳感裝置。
【背景技術】
[0002]分布式光纖傳感技術在工程上的應用越來越廣泛。對于單個物體形變量的測量，已有許多成熟的技術，例如激光掃描測量法、超聲波掃描測量法。然而，對于需要長距離、分布式的測量物體的形變，例如煤礦頂板的形變量非常大，而巷道的距離也長，若采用上述技術進行測量，則成本高且施工困難。
[0003]布里淵光纖傳感技術的基本原理是光纖在發(fā)生軸向拉伸時，會引發(fā)布里淵頻移，依此特性可以通過測量其所受的應力大小來確定被測體的形變大小。布里淵光纖傳感技術是一種分布式傳感技術，其有效測量距離可以達到40Km，可以有效的解決長距離分布式測試的問題。
[0004]采用布里淵光纖傳感技術測量物體的形變量，主要有兩個關鍵問題:
[0005]1、光纖的軸向拉伸能力有限，當拉伸力大于光纖的限定值時，就會發(fā)生斷纖。一旦發(fā)生斷纖，斷點之后的數(shù)據(jù)就無法正常采集。因此，對于形狀不規(guī)則且形變量不可預知的被測體，其拉伸力的控制與光纖的合理保護就成了整個傳感裝置能否長期工作的重要保證。
[0006]2、對于長距離的測量，傳感光纖如果提前備制，則施工和運輸?shù)墓こ塘繉⒎浅４?，因此，測量裝置只能現(xiàn)場安裝，而現(xiàn)場安裝工藝的簡便是傳感裝置能否規(guī)?；瘧玫闹匾獥l件。
[0007]目前使光纖產(chǎn)生應力的方法主要有兩種:
[0008]1、直接拉伸法
[0009]將光纖直接粘附于被測體表面，當被測體發(fā)生形變時，在光纖上也會產(chǎn)生同等強度的拉伸應力。這種方法的缺點有兩個:(I)對被測體表面平整度有較高的要求，從而可以使光纖緊密的粘附在被測體上；(2)當被測體的形變過大時，有可能超過光纖本身軸向拉伸所允許的范圍，發(fā)生斷纖而使系統(tǒng)失效。
[0010]2、彈性體粘附法
[0011]將光纖粘附在彈簧上，通過對彈簧的拉伸使光纖發(fā)生同等強度的拉伸。這種方法的缺點是:為了保證光纖的線性度，其粘附工藝較為復雜，精度要求高，對于需要大規(guī)模測量的場合，施工難度很大。
實用新型內(nèi)容
[0012]本實用新型提供一種布里淵光纖傳感裝置，以解決現(xiàn)有技術中的問題，保護光纖，防止斷纖現(xiàn)象，便于現(xiàn)場安裝。
[0013]本實用新型提供了一種布里淵光纖傳感裝置，其中，包括:
[0014]布里淵光時域分析儀；
[0015]分體式盤纖模塊，包括第一固定端和第一活動端，所述第一固定端固定在待測體的第一待測點上，所述第一固定端上設置有第一盤纖柱；所述第一活動端上設置有第二盤纖柱；
[0016]光纖，盤繞在所述第一盤纖柱和第二盤纖柱后引出，與所述布里淵光時域分析儀相連；
[0017]安全保護模塊，包括第二固定端和第二活動端，所述第二固定端固定在待測體的第二待測點上，所述第二固定端與第二活動端通過安全鎖扣相連；
[0018]彈性體，連接所述第一活動端和所述第二活動端。
[0019]如上所述的布里淵光纖傳感裝置，其中，優(yōu)選的是:所述第一固定端設置有光纖入口，所述光纖通過所述光纖入口進入到所述第一固定端和所述第一活動端的內(nèi)部，并盤繞在所述第一盤纖柱和第二盤纖柱上。
[0020]如上所述的布里淵光纖傳感裝置，其中，優(yōu)選的是:所述安全鎖扣為線、S形鉤或卡扣。
[0021]如上所述的布里淵光纖傳感裝置，其中，優(yōu)選的是:所述彈性體為彈簧或橡皮筋。
[0022]如上所述的布里淵光纖傳感裝置，其中，優(yōu)選的是:所述第一固定端上設置有第一連接孔，所述第一固定端通過所述第一連接孔固定在所述待測體上；所述第一活動端上設置有第二連接孔，所述第一活動端通過所述第二連接孔與所述彈性體相連。
[0023]如上所述的布里淵光纖傳感裝置，其中，優(yōu)選的是:所述第二固定端上設置有第三連接孔，所述第二固定端通過所述第三連接孔固定在所述待測體上；所述第二活動端上設置有第四連接孔，所述第二活動端通過所述第四連接孔與所述彈性體相連。
[0024]本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置，可以實現(xiàn)長距離，分布式的測量；通過設置兩個固定端與待測體相連，使現(xiàn)場的施工工作量大幅減少，而且裝置本身可以拆卸，因此克服了光纖無法重復利用的問題，提高了資源的利用率；通過設置安全保護模塊避免了斷纖的發(fā)生，提高了傳感裝置的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型實施例提供的布里淵光纖傳感裝置結構示意圖；
[0026]圖2為本實用新型實施例提供的布里淵光纖傳感裝置的安裝示意圖；
[0027]圖3為分體式盤纖模塊結構示意圖；
[0028]圖4為光纖在分體式盤纖模塊中的安裝示意圖；
[0029]圖5為安全保護模塊的結構示意圖；
[0030]圖6為本實用新型實施例提供的布里淵光纖傳感裝置在煤礦巷道形變測試的應用不意圖。
【具體實施方式】
[0031]如圖1所示，本實用新型實施例提供了一種布里淵光纖傳感裝置，包括布里淵光時域分析儀1，分體式盤纖模塊3、光纖2、安全保護模塊5和彈性體4。
[0032]如圖2所示，分體式盤纖模塊3包括第一固定端31和第一活動端32，其中，第一固定端31固定在待測體的第一待測點A上，具體是可以在第一固定端31上設置第一連接孔312，如圖3所示，通過緊固件與第一連接孔312的配合來固定第一固定端31。[0033]第一活動端32通過彈性體4與安全保護模塊5相連。具體是，安全保護模塊5包括第二固定端51和第二活動端52，第二固定端51固定在待測體的第二待測點B上。第一活動端32上設置有第二連接孔322，如圖3所示，第一活動端32通過第二連接孔322與彈性體4相連。
[0034]與第一固定端31在待測體上的固定方式相同，可以在第二固定端51設置第三連接孔511，如圖4所示，通過緊固件與第三連接孔511的配合來固定第二固定端51。在第二活動端52上設置有第四連接孔521，第二活動端52通過第四連接孔521與彈性體4相連。
[0035]第二固定端51與第二活動端52通過安全鎖扣53相連，第二活動端52通過彈性體4與第一活動端32相連。該安全鎖扣53可以是線、S形鉤或卡扣中的一種，彈性體4可以是彈簧或橡皮筋。當待測體發(fā)生形變后，彈性體4拉動安全保護模塊5的第二活動端52，當安全鎖扣53受力超過設定值時，使第二活動端52與第二固定端51脫開。也就是說，如果設置安全鎖扣53為細線，當受力過大時，線會被拉斷，使使第二活動端52與第二固定端51脫開。如果設置安全鎖扣53為S形鉤或卡扣，當受力過大時，S形鉤或卡扣也會脫開。
[0036]在安裝彈性體4時，給予彈性體4 一定的預拉力，這樣無論待測點之間的距離是移近還是移遠，都不會影響測量。
[0037]如圖3和圖5所不,第一固定端31上設置有第一盤纖柱311,第一活動端32上設置有第二盤纖柱321，光纖2盤繞在第一盤纖柱311和第二盤纖柱321上后引出，與布里淵光時域分析儀I相連。當待測體發(fā)生形變時，彈性體4隨著產(chǎn)生拉力，拉力通過第一活動端32傳導至光纖2上，從而通過布里淵光時域分析儀I來分析待測體的形變。
[0038]具體地，第一固定端31和第一活動端32可以設置為能發(fā)生相對運動的殼體，在第一固定端31的殼體上設置光纖入口 313，使光纖2能夠通過該光纖入口 313進入到第一固定端31和第一活動端32的內(nèi)部,并盤繞在第一盤纖柱311和第二盤纖柱321上。
[0039]本實施例涉及的布里淵光纖傳感裝置，其原理是:
[0040]當光纖受到軸向拉力t，光纖發(fā)生了微應變δ，則光在光纖中的布里淵頻移為Δ f，由此，布里淵頻移的大小就是光纖所受的軸向拉力函數(shù)，即:Λ f = f (t)。
[0041]當光纖的軸向拉力由彈性體產(chǎn)生時，其拉力大小為:t= k*L，其中，k為彈性體的彈性系數(shù)，L為彈性體的拉伸長度。
[0042]這樣，光纖的布里淵頻率就是彈性體的拉伸長度的函數(shù)，即:
[0043]Δ f = f (L)
[0044]當帶有傳感裝置的光纖固定于物體的表面時，物體發(fā)生的形變就會反應到彈性體的拉伸長度上，從而引起光纖布里淵頻移的變化，通過測量該頻移的變化得到物體發(fā)生的形變量的大小。
[0045]布里淵光時域分析儀由激光光源，光學系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)據(jù)處理模塊組成。
[0046]根據(jù)布里淵光時域分析儀的空間分辨率確定盤入分體式盤纖模塊的光纖長度，分體式盤纖模塊設置盤纖柱，光纖盤繞在柱體上，當?shù)谝换顒佣耸艿嚼r，盤在柱體上的光纖也會受到同等大小的拉力，而且對于盤纖模塊中的光纖各處所受的拉力是均勻的，從而保證了布里淵光時域分析儀測量的穩(wěn)定性。
[0047]下面以神華烏海能源的老石旦煤礦為例進行說明。
[0048]井下的巷道很長，幾百米到數(shù)公里不等，而由于礦壓分布不均勻，煤礦巷道頂板的形變狀態(tài)也不一樣。
[0049]如圖6所示，將巷道4作為待測體，將巷道4的一個截面分成若干個線段，每個線段的兩端作為待測點5。使用本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置進行測量。請同時參照圖4，光纖的第一端連接布里淵光時域分析儀，第二端盤繞連接下一個布里淵光纖傳感裝置的盤纖柱，從而通過使用多個傳感裝置來實現(xiàn)對巷道頂板的形變測量。
[0050]與現(xiàn)有的物體形變量測量方法相比，采用本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置，可以實現(xiàn)長距離，分布式的測量。另外，本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置通過設置兩個固定端與待測體相連，使現(xiàn)場的施工工作量大幅減少，而且裝置本身可以拆卸，因此克服了光纖無法重復利用的問題，提高了資源的利用率。
[0051]同時，本實施例提供的布里淵光纖傳感裝置通過設置彈性體來感知被測體的形變量，使其形變量的測量范圍比直接粘附于被測體表面有了大幅度的增加，可以適應于大形變體的測量。通過設置分體式的盤纖裝置，依據(jù)布里淵系統(tǒng)本身的分辨率將光纖盤入其中，克服了不同系統(tǒng)分辨率不一致的問題，同時還可以獲得比直接使用光纖作為傳感器的方法更精確的空間分辨率；通過設置安全保護模塊，當被測體形變量超過裝置設計限值時，安全保護模塊發(fā)生作用從而避免了斷纖的發(fā)生，提高了傳感裝置的可靠性。
[0052]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種布里淵光纖傳感裝置，其特征在于，包括: 布里淵光時域分析儀； 分體式盤纖模塊，包括第一固定端和第一活動端，所述第一固定端固定在待測體的第一待測點上，所述第一固定端上設置有第一盤纖柱；所述第一活動端上設置有第二盤纖柱； 光纖，盤繞在所述第一盤纖柱和第二盤纖柱后引出，與所述布里淵光時域分析儀相連； 安全保護模塊，包括第二固定端和第二活動端，所述第二固定端固定在待測體的第二待測點上，所述第二固定端與第二活動端通過安全鎖扣相連； 彈性體，連接所述第一活動端和所述第二活動端。
2.根據(jù)權利要求1所述的布里淵光纖傳感裝置，其特征在于:所述第一固定端設置有光纖入口，所述光纖通過所述光纖入口進入到所述第一固定端和所述第一活動端的內(nèi)部，并盤繞在所述第一盤纖柱和第二盤纖柱上。
3.根據(jù)權利要求1所述的布里淵光纖傳感裝置，其特征在于:所述安全鎖扣為線、S形鉤或卡扣。
4.根據(jù)權利要求1所述的布里淵光纖傳感裝置，其特征在于:所述彈性體為彈簧或橡皮筋。
5.根據(jù)權利要求1-4任一所述的布里淵光纖傳感裝置，其特征在于:所述第一固定端上設置有第一連接孔，所述第一固定端通過所述第一連接孔固定在所述待測體上；所述第一活動端上設置有第二連接孔，所述第一活動端通過所述第二連接孔與所述彈性體相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的布里淵光纖傳感裝置，其特征在于:所述第二固定端上設置有第三連接孔，所述第二固定端通過所述第三連接孔固定在所述待測體上；所述第二活動端上設置有第四連接孔，所述第二活動端通過所述第四連接孔與所述彈性體相連。
【文檔編號】G01B11/16GK203414058SQ201320477682
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權日:2013年8月6日
【發(fā)明者】林剛, 姚平, 王恒曉, 張學珠, 常鴻, 葉常華, 王瑞林, 付沛霖 申請人:神華集團有限責任公司, 神華烏海能源有限責任公司, 浙江嘉科電子有限公司