利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置，包括：多个单位光纤光栅传感器模块，上述多个单位光纤光栅传感器模块具有预先设定的长度，并连续地相连接来使用；各单位光纤光栅传感器模块包括：光纤光栅应变传感器，设置于保护管的内部，用于检测长度变化；设置部件，并排设置于上述保护管的一侧；以及光纤光栅角位移传感器，设置于上述设置部件上，用于测定角位移，本发明专利技术持续测量二维或三维的收敛位移及顶部沉降，从而获得如下效果：可在测定对象物连续地设置多个单位光纤光栅传感器模块，来测量基于剖面变形的坐标点移动距离和角位移，从而可以精确地测定收敛位移及顶部沉降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用光纤光栅传感器(FIBERBRAGGGRATINGSENSOR)的收敛位移及顶部沉降测定装置，更详细地，涉及在隧道施工中及在维护管理步骤中实时测定收敛位移及顶部沉降的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置。
技术介绍
当测定隧道的收敛位移时，在剖面上仅测定长度方向的变化的情况下，在衬砌的变形特性上，由于在发生变形之后无法得知坐标的方向性，因而具有在得知隧道是否收缩或膨胀之前难以测量精确的收敛位移的问题。因此，以往的隧道收敛位移及顶部沉降测定方法使用了贯通隧道的衬砌并填埋测定传感器，来判断是否发生膨胀或收缩，或者在使用用于测定收敛位移的位移传感器和角度传感器来测定长度变化量和角度变化量之后，组合两个测定结果来换算成收敛位移的方式。其中，作为后者的电气式传感器系统以互不相同的测定方式测定长度变化和角度的两种值，因而由两种传感器的互不相同的测定精密度来左右收敛位移的准确性，并且由于使用两种传感器，因而导致数值收集装置变得复杂，其测定费用核定得相对高。并且，在传感器的准确度中，在测定长度为1m的情况下，对长度变化的分辨率主要使用1/100mm、角度主要使用1/100度，因而在测定微细变形方面存在局限性。并且，随着受到电磁波的影响而导致测量可靠性降低，当地铁等处于运行状态时，存在无法进行测量的非常脆弱的问题。为了解决这种问题，本申请人在以下专利文献1及专利文献2等多个文献中公开了利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定技术并获得注册。现有技术文献专利文献专利文献1：韩国特许登录号第10-0857306号(2008年9月5日公告)专利文献2：韩国特许登录号第10-0796161号(2008年1月21日公告)但是，随着在平面上设置光纤光栅传感器，包括专利文献1及专利文献2的现有技术的收敛沉降及顶部沉降测定装置对二维(2D)及三维(3D)测定精密度方面存在局限性。并且，现有技术的收敛沉降及顶部沉降测定装置在设置过程中，在因形成于所要设置的对象物的干涉物而产生游隙的情况下，存在难以设置，且测定值的精密度显著降低的问题。并且，随着在应变传感器上设置角位移传感器，现有技术的收敛沉降及顶部沉降测定装置存在因角位移传感器的载荷而对长度位移的测定值产生误差的问题。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题而提出，本专利技术的目的在于，提供可在隧道施工中及维护管理时精确地测定收敛位移及顶部沉降的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置。本专利技术的另一目的在于，提供在进行隧道内设置作业时，即使发生游隙，也可以调节用于固定传感器模块的固定单元的设置位置及设置角度，从而可提高所测定的数据的可靠性的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置。为了实现上述目的，本专利技术的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置的特征在于，包括：多个单位光纤光栅传感器模块，上述多个单位光纤光栅传感器模块具有预先设定的长度，并连续地相连接来使用；各单位光纤光栅传感器模块包括：光纤光栅应变传感器，设置于保护管的内部，用于检测长度变化；设置部件，并排设置于上述保护管的一侧；以及光纤光栅角位移传感器，设置于上述设置部件上，用于测定角位移，并持续测量二维或三维的收敛位移及顶部沉降。本专利技术的特征在于，还包括：底座，分别设置于各单位光纤光栅传感器模块的两端，用于连接相邻的单位光纤光栅传感器模块；以及固定部件及固定单元，用于将上述保护管和设置部件的两端分别固定于上述底座，在上述保护管的两端以能够沿着上述保护管移动的方式设有结合件，用于能够根据各底座间的距离及底座的设置角度来调节上述光纤光栅应变传感器的设置距离及设置角度，上述结合件以插入方式固定于上述底座和固定部件之间。本专利技术的特征在于，上述设置部件设置成杆形状的轨道，上述设置部件的两端分别与第一连杆和第二连杆连接，用于能够根据各底座间的距离及底座的设置角度来调节上述设置部件的设置距离及设置角度。本专利技术的特征在于，上述第一连杆的一端以可向左右方向旋转的方式与上述设置部件的一端相结合，上述第一连杆的另一端以可向上下方向旋转的方式与上述固定单元相结合。本专利技术的特征在于，上述第二连杆的一端以可向左右方向旋转的方式与上述设置部件的另一端相结合，在上述第二连杆的另一端设有可向上述第二连杆移动的结合件。本专利技术的特征在于，上述固定单元包括：第一支架，固定于上述底座；以及第二支架，与上述第一支架的一侧相结合，并以可向上下方向旋转的方式固定与上述设置部件相结合的第一连杆，在上述第二支架形成有连接轴，上述连接轴插入于形成在上述第一连杆的轴孔。本专利技术的特征在于，在上述底座分别结合有一对固定部件和固定单元，用于可一同设置相邻的一对单位光纤光栅传感器模块。如上所述，根据本专利技术的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置，具有如下效果：可在测定对象物连续地设置多个单位光纤光栅传感器模块，来测量基于剖面变形的坐标点移动距离和角位移，从而可精确地测定收敛位移及顶部沉降。并且，根据本专利技术，具有如下效果：完全没有电磁波的影响，且测量分辨能力非常优秀，从而可利用测量可靠性高的光纤光栅应变传感器及角位移传感器来测定收敛位移及顶部沉降。并且，根据本专利技术，提供可进行持续的安全诊断，并可利用一个系统来一同测定长度位移和角位移的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定方法。并且，根据本专利技术，具有如下效果：在保护管上设置应变传感器，并与应变传感器并排设置角位移传感器来在现有的保护管上设置角位移传感器的情况下，防止由角位移传感器的载荷引起的误差，从而可提高测定精密度。并且，根据本专利技术，具有如下效果：即使在基于隧道的顶部形状的底座的设置距离及角度方面产生游隙，也可以调节应变传感器及设置部件的设置距离及设置角度来补偿游隙，从而可稳定地设置各传感器。由此，根据本专利技术，具有如下效果：完全克服作为现有的电气系统的缺点的电磁波的影响，从而可持续测量一直无法测定的运行中的地铁的隧道收敛位移，因光纤光栅传感器的优秀的特性而可提高精密度，并且可利用一束光纤来最多可串联40多个传感器，从而与现有的电气化系统相比，可设置于更小的空间。并且，根据本专利技术具有如下效果：随着测量光纤光栅传感器的固有的反射波长，因测定方法相同而可利用一个测量系统来进行持续的安全诊断，并且可测量相对于土木建筑物的初始值的累积变形。附图说明图1为本专利技术优选实施例的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置的立体图。图2及图3分别为图1所示的单位光纤光栅传感器模块的放大立体图及局部放大立体图。图4为按步骤说明本专利技术优选实施例的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置的测定方法的工序图。图5为在隧道安装有利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置的状态的示例图。图6为用于说明隧道收敛位移及顶部沉降的矢量dx、dy的测定原理的示例图。图7为用于说明衬砌的收敛位移及顶部沉降的绝对坐标方式的测量原理的示例图。图8为用于说明衬砌的收敛位移及顶部沉降的相对坐标方式的测量原理的示例图。符号说明10-光纤光栅传感器模块，20-应变传感器，21-保护管，22-结合件，30-设置部件，31、32-第一连杆、第二连杆，33-插入槽，34-轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置，其特征在于，包括多个单位光纤光栅传感器模块，上述多个单位光纤光栅传感器模块具有预先设定的长度，并连续地相连接来使用，各单位光纤光栅传感器模块包括：光纤光栅应变传感器，设置于保护管的内部，用于检测长度变化；设置部件，并排设置于上述保护管的一侧；光纤光栅角位移传感器，设置于上述设置部件上，用于测定角位移；底座，分别设置于各单位光纤光栅传感器模块的两端，用于连接相邻的单位光纤光栅传感器模块；以及固定部件及固定单元，用于将上述保护管和设置部件的两端分别固定于上述底座，持续测量二维或三维的收敛位移及顶部沉降，在上述保护管的两端以能够沿着上述保护管移动的方式设有结合件，用于能够根据各底座间的距离及底座的设置角度来调节上述光纤光栅应变传感器的设置距离及设置角度，上述结合件以插入方式固定于上述底座和固定部件之间。

【技术特征摘要】
2015.08.24 KR 10-2015-01191121.一种利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置，其特征在于，包括多个单位光纤光栅传感器模块，上述多个单位光纤光栅传感器模块具有预先设定的长度，并连续地相连接来使用，各单位光纤光栅传感器模块包括：光纤光栅应变传感器，设置于保护管的内部，用于检测长度变化；设置部件，并排设置于上述保护管的一侧；光纤光栅角位移传感器，设置于上述设置部件上，用于测定角位移；底座，分别设置于各单位光纤光栅传感器模块的两端，用于连接相邻的单位光纤光栅传感器模块；以及固定部件及固定单元，用于将上述保护管和设置部件的两端分别固定于上述底座，持续测量二维或三维的收敛位移及顶部沉降，在上述保护管的两端以能够沿着上述保护管移动的方式设有结合件，用于能够根据各底座间的距离及底座的设置角度来调节上述光纤光栅应变传感器的设置距离及设置角度，上述结合件以插入方式固定于上述底座和固定部件之间。2.根据权利要求1所述的利用光纤光栅传感器的收敛位移及顶部沉降测定装置，其特征在于，上述设置部件设置成杆形状的轨道，上述设置部件的两端分别与第一连杆和第二连杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锦锡，
申请(专利权)人：FBG韩国公司，
类型：发明
国别省市：韩国;KR