一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，包括傳感器外殼及錨爪結(jié)構(gòu)，傳感器外殼內(nèi)設(shè)置有對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)支架，所述支架的外側(cè)均設(shè)有壓緊導(dǎo)柱，所述支架的內(nèi)側(cè)均設(shè)有壓緊彈簧，所述支架上還設(shè)有精密導(dǎo)軌及精密滑軌，精密導(dǎo)軌與精密滑軌之間為間隙配合，所述支架的下方還設(shè)置彈簧拉桿，精密滑軌與彈簧拉桿上部固定有拉伸彈簧，拉伸彈簧用來(lái)拉緊精密滑軌，使緊密滑軌在精密導(dǎo)軌內(nèi)部往復(fù)滑動(dòng)。根據(jù)實(shí)際使用要求可通過(guò)選擇傳感器靈敏度以及量程。改變精密導(dǎo)軌斜面高度可實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器靈敏度的調(diào)整，通過(guò)改變精密導(dǎo)軌斜面長(zhǎng)度可調(diào)整量程。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器，尤其涉及一種適用于煤礦安全監(jiān)測(cè)即頂板動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)的可測(cè)量多個(gè)點(diǎn)位移的光纖位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]頂板離層儀是一種監(jiān)測(cè)頂板巖層移動(dòng)的專(zhuān)用監(jiān)測(cè)儀器，通過(guò)對(duì)各類(lèi)錨網(wǎng)巷道的全面的頂板離層觀測(cè)，普遍認(rèn)識(shí)到頂板離層觀測(cè)對(duì)錨網(wǎng)巷道的支護(hù)、改革起到一定的指導(dǎo)和警示作用。根據(jù)頂板離層儀觀測(cè)到的數(shù)據(jù)分析，得出不同的地質(zhì)條件、巖性變化等情況，總結(jié)出了錨網(wǎng)巷道錨網(wǎng)范圍內(nèi)離層量，及時(shí)采取有效的支護(hù)措施，防止頂板塌落事故的發(fā)生，確保安全生產(chǎn)。同時(shí)對(duì)研究采場(chǎng)支承壓力分布及轉(zhuǎn)移規(guī)律、巷道圍巖變形規(guī)律，對(duì)巷道穩(wěn)定性進(jìn)行識(shí)別，研究判定頂板失穩(wěn)離層臨界值，研究巷道圍巖運(yùn)動(dòng)狀況，分析圍巖的穩(wěn)定性提供了技術(shù)手段。
[0003]光纖傳感器以光波為信息載體，光纖信息采集與傳輸一體化。具有下列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):不帶電本質(zhì)安全、適用于煤礦井下易燃、易爆環(huán)境；光纖傳輸損耗小、傳輸距離遠(yuǎn)、不受電磁場(chǎng)干擾和溫度濕度影響、傳輸可靠性高；光纖傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)容量大、易于實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)多參數(shù)在線監(jiān)測(cè)，大大減少設(shè)備的種類(lèi)和數(shù)量，且系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單，便于維護(hù)；光纖傳感器具有分布式監(jiān)測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖沿線各個(gè)點(diǎn)的溫度應(yīng)變?cè)诰€監(jiān)測(cè)，在對(duì)較大空間范圍的連續(xù)監(jiān)測(cè)，具有獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]純機(jī)械式離層儀存在人工觀察記錄具有間斷性、耗時(shí)耗力、井下觀察不方便，造成誤差較大、不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，頂板來(lái)壓變形后，反應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)；而現(xiàn)在的絕大多數(shù)傳感器都需要供電，帶電檢測(cè)技術(shù)落后，傳感器可靠性差、維護(hù)工作量大、監(jiān)控系統(tǒng)在信號(hào)采集及傳輸線路中受電磁場(chǎng)干擾嚴(yán)重，對(duì)諸如煤礦采空區(qū)等危險(xiǎn)源或密閉區(qū)域難以布設(shè)，同時(shí)帶有危險(xiǎn)性。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，該光纖光柵位移傳感器，由于本身不帶電，本質(zhì)安全，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，可用于煤礦井下頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，也可用于涵洞、隧道等場(chǎng)所的頂板下沉量監(jiān)測(cè)?？删艿販y(cè)量礦井、井筒、井巷、采掘工作面、碹棚等的下沉速度、下沉量、變形速度及位移、收斂量等。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的具體方案如下:
[0007]—種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，包括傳感器外殼及錨爪結(jié)構(gòu)，傳感器外殼內(nèi)設(shè)置有對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)支架，所述支架的外側(cè)均設(shè)有壓緊導(dǎo)柱，所述支架的內(nèi)側(cè)均設(shè)有壓緊彈簧，所述支架所包絡(luò)的內(nèi)部還設(shè)有精密導(dǎo)軌及精密滑軌，精密導(dǎo)軌與精密滑軌之間為間隙配合，所述支架的下方還設(shè)置彈簧拉桿，精密滑軌上部與彈簧拉桿固定有拉伸彈簧，拉伸彈簧用來(lái)拉緊精密滑軌，使精密滑軌在精密導(dǎo)軌內(nèi)部往復(fù)滑動(dòng)，精密導(dǎo)軌斜面接觸應(yīng)變梁，應(yīng)變梁為兩個(gè)，每個(gè)應(yīng)變梁兩側(cè)都能夠粘接固定光纖光柵。[0008]所述傳感器外殼包括相配合連接的上蓋及下蓋，下蓋上還設(shè)有下蓋套。
[0009]所述錨爪結(jié)構(gòu)包括長(zhǎng)錨爪大接頭，長(zhǎng)錨爪大接頭設(shè)置在上蓋及長(zhǎng)錨爪體一端的交接處，長(zhǎng)錨爪體的另一端設(shè)置有長(zhǎng)錨爪小接頭，長(zhǎng)錨爪小接頭內(nèi)孔有鋼絲繩通過(guò)，鋼絲繩將精密滑軌與小錨爪體相連。
[0010]所述長(zhǎng)錨爪體上還設(shè)有多個(gè)錨爪。
[0011]所述錨爪由鋼絲穿入長(zhǎng)錨爪體與小錨爪體上的孔，彎折制作而成，功能是使長(zhǎng)錨爪體與小錨爪體能夠可靠地固定在孔壁上。
[0012]所述小錨爪體為2個(gè)。
[0013]所述壓緊彈簧安裝于支架與壓緊導(dǎo)柱之間，將壓緊彈簧的彈力傳遞給壓緊導(dǎo)柱。[0014]所述精密滑軌為中央平面有斜度的滑軌，滑動(dòng)時(shí)會(huì)使與之始終緊密接觸的應(yīng)變梁發(fā)生彈性形變，從而使光纖光柵發(fā)生形變。
[0015]所述精密滑軌為2個(gè)。
[0016]所述拉伸彈簧為2個(gè)。
[0017]所述精密導(dǎo)軌的斜面角度的改變能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感器靈敏度的調(diào)整，通過(guò)改變精密導(dǎo)軌斜面長(zhǎng)度能夠調(diào)整傳感器的量程。
[0018]長(zhǎng)錨爪大接頭實(shí)現(xiàn)大錨爪體與傳感器整體的連接；長(zhǎng)錨爪體實(shí)現(xiàn)傳感器的固定；小錨爪體實(shí)現(xiàn)測(cè)量點(diǎn)的固定；精密導(dǎo)軌對(duì)精密滑軌起到導(dǎo)向的作用；應(yīng)變梁是光纖光柵的粘接固定平臺(tái)。
[0019]光纖光柵為四只，四只光纖光柵中心波長(zhǎng)不同，所述光纖光柵全部粘接固定于兩個(gè)應(yīng)變梁兩側(cè)，用來(lái)檢測(cè)位移變化。拉伸彈簧，兩個(gè)，兩端分別固定在彈簧拉桿與精密滑軌上部，用來(lái)拉緊精密滑軌，使緊密滑軌在緊密導(dǎo)軌內(nèi)部往復(fù)滑動(dòng)；壓緊彈簧，兩個(gè)，安裝于支架與壓緊導(dǎo)柱之間，將彈簧彈力傳遞給壓緊導(dǎo)柱；壓緊導(dǎo)柱，兩個(gè)，借用彈簧的壓力壓緊應(yīng)變梁，使應(yīng)變梁與精密滑軌斜面始終緊密接觸；支架，兩個(gè)，對(duì)壓緊導(dǎo)柱上下移動(dòng)起導(dǎo)向作用。
[0020]彈簧拉桿，一個(gè)，起到固定拉伸彈簧的作用；拉桿套，一個(gè)，安裝在彈簧拉桿上，起到分割兩個(gè)拉伸彈簧，避免兩個(gè)拉伸彈簧攪結(jié)在一起；鋼絲繩，兩根，傳遞位移變化的作用，通過(guò)鋼絲繩，將大錨爪體與兩個(gè)小錨爪體三個(gè)點(diǎn)的兩個(gè)相對(duì)位移變化，傳遞給精密導(dǎo)軌；固定螺母，兩個(gè)，將鋼絲繩緊緊固定在精密導(dǎo)軌上。
[0021]具體計(jì)算公式:根據(jù)已有技術(shù)和資料已知溫度和應(yīng)變共同產(chǎn)生的波長(zhǎng)變化Λ λΒ=0.74 λ Β ε Β，其中λ Β為FBG中心波長(zhǎng)，ε Β為應(yīng)變。即:
_ Als
[0022]Sb = qmTb ⑴
[0023]形變產(chǎn)生后，兩根光柵的應(yīng)變?yōu)?
[0024]ε B1 = ε τ+ ε μ (2)
[0025]ε Β2 = ε τ- ε Μ (3)
[0026]其中ε τ為溫度影響導(dǎo)致的應(yīng)變，εΜ為撓曲導(dǎo)致的應(yīng)變。
[0027]由式(2)和式(3)得:
【權(quán)利要求】
1.一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，包括傳感器外殼及錨爪結(jié)構(gòu)，傳感器外殼內(nèi)設(shè)置有對(duì)稱(chēng)布置的兩個(gè)支架，所述支架的外側(cè)均設(shè)有壓緊導(dǎo)柱，所述支架的內(nèi)側(cè)均設(shè)有壓緊彈簧，所述支架所包絡(luò)的內(nèi)部還設(shè)有精密導(dǎo)軌及精密滑軌，精密導(dǎo)軌與精密滑軌之間為間隙配合，所述支架的下方還設(shè)置彈簧拉桿，精密滑軌上部與彈簧拉桿固定有拉伸彈簧，拉伸彈簧用來(lái)拉緊精密滑軌，使緊密滑軌在精密導(dǎo)軌內(nèi)部往復(fù)滑動(dòng)； 所述錨爪結(jié)構(gòu)包括長(zhǎng)錨爪大接頭，長(zhǎng)錨爪大接頭設(shè)置在上蓋及長(zhǎng)錨爪體一端的交接處，長(zhǎng)錨爪體的另一端設(shè)置有長(zhǎng)錨爪小接頭，長(zhǎng)錨爪小接頭內(nèi)孔有鋼絲繩通過(guò)，鋼絲繩將精密滑軌與小錨爪體相連； 所述精密導(dǎo)軌斜面接觸應(yīng)變梁，應(yīng)變梁為兩個(gè)，每個(gè)應(yīng)變梁兩側(cè)都能夠粘接固定光纖光柵。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述傳感器外殼包括相配合連接的上蓋及下蓋，下蓋上還設(shè)有下蓋套。
3.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述長(zhǎng)錨爪體上還設(shè)有多個(gè)錨爪。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述錨爪由鋼絲穿入長(zhǎng)錨爪體與小錨爪體上的孔，彎折制作而成，功能是使長(zhǎng)錨爪體與小錨爪體能夠可靠地固定在孔壁上。
5.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述壓緊彈簧安裝于支架與壓緊導(dǎo)柱之間，將壓緊彈簧的彈力傳遞給壓緊導(dǎo)柱。
6.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述精密滑軌為中央平面有斜度的滑軌，滑動(dòng)時(shí)會(huì)使與之始終緊密接觸的應(yīng)變梁發(fā)生彈性形變，從而使光纖光柵發(fā)生形變。
7.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述精密導(dǎo)軌的斜面角度的改變能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)傳感器靈敏度的調(diào)整，通過(guò)改變精密導(dǎo)軌斜面長(zhǎng)度能夠調(diào)整傳感器的量程。
8.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述小錨爪體為2個(gè)。
9.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述精密滑軌為2個(gè)。
10.如權(quán)利要求1所述的一種可進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量的光纖光柵位移傳感器，其特征是，所述拉伸彈簧為2個(gè)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK203672325SQ201420053494
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】劉統(tǒng)玉, 李連慶, 姜龍 申請(qǐng)人:山東微感光電子有限公司