一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器，屬于光電子測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型上端拉桿底座攻螺紋與上端法蘭盤相連，上端拉桿的另一端與上端位移彈簧的一端相連，上端位移彈簧的另一端與彈性鋼片相連，光纖Bragg光柵粘貼在彈性鋼片上，彈性鋼片的下端與下端位移彈簧的一端相連，下端位移彈簧的另一端連接下端拉桿，下端拉桿通過底座螺紋與下端法蘭盤相連，上端法蘭盤與下端法蘭盤之間放置防護(hù)鋼管，防護(hù)鋼管中間的左右兩邊開孔分別引出上連引出光纖和下連引出光纖，鋼管光纖引出孔用環(huán)氧樹脂封閉，上端彈性保護(hù)環(huán)套和下端彈性保護(hù)環(huán)套的固定端分別與上端法蘭盤、下端法蘭盤相連。本實(shí)用新型抗電磁干擾能力和耐腐蝕能力強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器,屬于光電子測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地約占全國(guó)總面積的2/3，是世界上滑坡頻繁的國(guó)家之一。滑坡活動(dòng)與滑坡體的組成物質(zhì)、力學(xué)性能、形態(tài)、層狀、軟弱面、結(jié)構(gòu)面等因素有關(guān)，機(jī)制較為復(fù)雜。邊坡內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)一直是巖土工程界關(guān)注的重要課題。對(duì)巖土體深部位移的監(jiān)測(cè)，一般采用基巖位移計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等傳感器，傳感單元安裝于孔口位置，連接不同長(zhǎng)度的傳遞桿，測(cè)量不同深度錨固端相對(duì)孔口的位移量，并通過假定的深部不動(dòng)點(diǎn)，換算各測(cè)點(diǎn)及孔口的變形。
[0003]傳統(tǒng)的差動(dòng)電阻式、鋼弦式邊坡位移計(jì)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于邊坡內(nèi)部位移的監(jiān)測(cè)中，但傳統(tǒng)邊坡位移計(jì)存在較大的不足，如數(shù)據(jù)采集儀器會(huì)出現(xiàn)漂移誤差，測(cè)量位置點(diǎn)有限，不足以判斷實(shí)際變形發(fā)生的準(zhǔn)確位置，由于傳遞桿的變形導(dǎo)致測(cè)值失真，安裝復(fù)雜，施工難度、成本大。邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器有抗電磁干擾、動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高、便于組網(wǎng)、遠(yuǎn)距離和長(zhǎng)期性要求，可實(shí)現(xiàn)分布式測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，為解決上述關(guān)鍵問題提供了良好的技術(shù)手段。
[0004]通過采用邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器對(duì)邊坡多點(diǎn)位移進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)時(shí)，需要考慮光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器的構(gòu)成，及如何安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量時(shí)對(duì)光纖的保護(hù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供了一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器，以用于解決對(duì)邊坡多點(diǎn)位移實(shí)時(shí)在線檢測(cè)時(shí)光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝問題。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器,包括上端法蘭盤1、上端彈性保護(hù)環(huán)套2、上端拉桿3、上端位移彈簧4、防護(hù)鋼管5、彈性鋼片6、光纖Bragg光柵7、下連引出光纖8、上連引出光纖9、鋼管光纖引出孔10、下端位移彈簧11、下端拉桿12、下端法蘭盤13、下端彈性保護(hù)環(huán)套14 ;其中上端拉桿3底座攻螺紋與上端法蘭盤I相連，上端拉桿3的另一端與上端位移彈簧4的一端相連，上端位移彈簧4的另一端與彈性鋼片6相連，光纖Bragg光柵7粘貼在彈性鋼片6上，彈性鋼片6的下端與下端位移彈簧11的一端相連，下端位移彈簧11的另一端連接下端拉桿12，下端拉桿12通過底座螺紋與下端法蘭盤13相連，上端法蘭盤I與下端法蘭盤13之間放置防護(hù)鋼管5，防護(hù)鋼管5中間的左右兩邊開孔分別引出上連引出光纖9和下連引出光纖8，鋼管光纖引出孔10用環(huán)氧樹脂封閉，上端彈性保護(hù)環(huán)套2和下端彈性保護(hù)環(huán)套14的固定端分別與上端法蘭盤1、下端法蘭盤13相連，自由端掐住防護(hù)鋼管5外壁。
[0007]所述上端法蘭盤1、下端法蘭盤13與防護(hù)鋼管5之間留有間隙。[0008]多個(gè)位移傳感器通過下連引出光纖8與上連引出光纖9串聯(lián)，串聯(lián)后的位移傳感器通過鋼絲繩15捆綁后放入邊坡孔洞16中，再通過灌漿固結(jié)于邊坡巖層17的邊坡孔洞16內(nèi)。
[0009]所述串聯(lián)后的位移傳感器中底部位移傳感器的下連引出光纖8連接鎧裝光纜引出邊坡孔洞16。
[0010]所述串聯(lián)后的位移傳感器中頂端位移傳感器的上連引出光纖9連接鎧裝光纜引出邊坡孔洞16。
[0011]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0012]根據(jù)邊坡巖層17中邊坡孔洞16中的測(cè)量位置，把位移傳感器串聯(lián)起來(lái)，用鋼絲繩15捆綁后放入邊坡孔洞16中，通過灌漿固結(jié)于鉆孔內(nèi)。當(dāng)位移傳感器所在測(cè)量位置的土層發(fā)生位移或巖層發(fā)生開裂，上端法蘭盤I與下端法蘭盤13將帶動(dòng)上端位移彈簧4、下端位移彈簧11做壓縮或拉伸，上端位移彈簧4、下端位移彈簧11把位移轉(zhuǎn)化為對(duì)彈性鋼片6的拉力或壓力，帶動(dòng)粘貼在彈性鋼片6上光纖Bragg光柵7拉伸或壓縮，將被測(cè)孔洞測(cè)量點(diǎn)的位移檢測(cè)轉(zhuǎn)化為對(duì)光纖Bragg光柵波長(zhǎng)的調(diào)制，通過下連引出光纖8串聯(lián)位移傳感器，底部的位移傳感器下連引出光纖8連接鎧裝光纜引出邊坡孔洞16，雙向出頭的連接方式提高了一倍的傳感器成活率，本結(jié)構(gòu)構(gòu)成邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器。
[0013]本實(shí)用新型的數(shù)學(xué)模型分析如下:
[0014]根據(jù)胡可定律，上端位移彈簧4、下端位移彈簧11對(duì)彈性鋼片6所施加的力A力學(xué)方程:
[0015]F二k.X(I)
[0016]式中，A為彈簧的勁度(倔強(qiáng))系數(shù)，z為上端位移彈簧4、下端位移彈簧11的位移量。
[0017]L二2 * X(2)
[0018]式中，Z為位移傳感器的位移量^為上端位移彈簧4、下端位移彈簧11的位移量。
[0019]彈性鋼片6受力形變方程:
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器,其特征在于:包括上端法蘭盤(I)、上端彈性保護(hù)環(huán)套(2)、上端拉桿(3)、上端位移彈簧(4)、防護(hù)鋼管(5)、彈性鋼片(6)、光纖Bragg光柵(7)、下連引出光纖(8)、上連引出光纖(9)、鋼管光纖引出孔(10)、下端位移彈簧(11)、下端拉桿(12 )、下端法蘭盤(13 )、下端彈性保護(hù)環(huán)套(14 );其中上端拉桿(3 )底座攻螺紋與上端法蘭盤(I)相連，上端拉桿(3)的另一端與上端位移彈簧(4)的一端相連，上端位移彈簧(4)的另一端與彈性鋼片(6)相連，光纖Bragg光柵(7)粘貼在彈性鋼片(6)上，彈性鋼片(6)的下端與下端位移彈簧(11)的一端相連，下端位移彈簧(11)的另一端連接下端拉桿(12)，下端拉桿(12)通過底座螺紋與下端法蘭盤(13)相連，上端法蘭盤(I)與下端法蘭盤(13)之間放置防護(hù)鋼管(5)，防護(hù)鋼管(5)中間的左右兩邊開孔分別引出上連引出光纖(9)和下連引出光纖(8)，鋼管光纖引出孔(10)用環(huán)氧樹脂封閉，上端彈性保護(hù)環(huán)套(2)和下端彈性保護(hù)環(huán)套(14)的固定端分別與上端法蘭盤(I)、下端法蘭盤(13)相連，自由端掐住防護(hù)鋼管(5)外壁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于:所述上端法蘭盤(I)、下端法蘭盤(13 )與防護(hù)鋼管(5 )之間留有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器,其特征在于:多個(gè)位移傳感器通過下連引出光纖(8)與上連引出光纖(9)串聯(lián)，串聯(lián)后的位移傳感器通過鋼絲繩(15)捆綁后放入邊坡孔洞(16)中，再通過灌漿固結(jié)于邊坡巖層(17)的邊坡孔洞(16)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于:所述串聯(lián)后的位移傳感器中底部位移傳感器的下連引出光纖(8)連接鎧裝光纜引出邊坡孔洞(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊坡光纖Bragg光柵多點(diǎn)位移傳感器,其特征在于:所述串聯(lián)后的位移傳感器中頂端位移傳感器的上連引出光纖(9)連接鎧裝光纜引出邊坡孔洞(16)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK203811136SQ201420213927
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】謝濤, 李川, 李英娜, 趙振綱, 歐陽(yáng)鑫, 劉愛蓮, 吳文兵 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)