一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法，属于地应力监测领域。包括光纤光栅方向感应计、光缆、光纤光栅解调仪和解调主机，光纤光栅方向感应计尾部通过光缆与光纤光栅解调仪相连接，光纤光栅解调仪与解调主机相连接。固定感应单元上感应板和感应单元下感应板，固定感应单元上传动磁体和感应单元下传动磁体，在方向感应壳体顶部安装钻帽；安装光纤光栅方向感应计，光纤光栅方向感应计尾端顺序与光纤光栅解调仪相、解调主机相连接；对比感应光栅初始中心波长，中心波长变化量最大的感应光栅对应的方向即为地应力方向。其方法简单，检测效果好，抗干扰能力强，设备结构简单稳定、本质安全，能够满足在恶劣环境中使用。

Optical fiber grating sensing equipment for detecting earth stress direction and detection method

The invention provides a ground stress direction detection equipment and detection method based on fiber grating sensing, which belongs to the field of in-situ stress monitoring. Including fiber grating direction induction meter and cable, optical fiber grating demodulator and demodulation host, fiber grating direction induction meter tail connected by cable and optical fiber grating demodulator, fiber grating demodulator and demodulation is connected to the host. The fixed plate and the induction unit induction induction induction unit fixed on the drive plate, induction unit and magnet induction unit drive magnet, installed in the top of the shell cap drilling direction induction installation; fiber grating direction induction meter, optical fiber grating direction induction meter end sequence and fiber grating demodulator and demodulation is connected to the host; comparative induction the initial grating center wavelength, induction grating wavelength variation corresponding to the direction of maximum stress direction is. The method is simple, the detection effect is good, the anti-interference ability is strong, the equipment structure is simple, stable and intrinsically safe, and it can meet the needs of the harsh environment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法
本专利技术涉及一种地应力方向检测装备及检测方法，尤其适用于地应力监测领域使用的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法。
技术介绍
地应力是地层中天然具有的应力，它是引起地下工程变形和破坏的根本作用力。对地下工程而言，地下隧道的施工、矿井巷道的布置、开挖以及支护等必须依据原位地应力的分布情况采取相应的技术。依据地应力方向选择地下巷道的走向、以及支护技术，将在很大程度上保障巷道的稳定安全，节省维护费用和后期工作量。一些常见的巷道围岩变形严重等问题归根结底都是原始地应力分布情况不清楚，盲目设计导致后续开采时面临一系列的矿山压力问题。现有技术对地应力方向的检测操作复杂，受操作环境的制约，如在高瓦斯、高粉尘、高电磁干扰、高湿度等环境中，检测设备本身带电、工作人员不宜长时滞留等因素都限制了检测地应力分布的相关设备与方法的使用。
技术实现思路
针对上述技术问题，提供一种结构简单，使用方便，检测效果好，根据需要调整检测精度的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备及检测方法。为了实现上述目的，本专利技术的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，它包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，其特征在于：它包括光纤光栅方向感应计、光缆（9）、光纤光栅解调仪（10）和解调主机（11），其中光纤光栅方向感应计尾部通过光缆（9）与光纤光栅解调仪（10）相连接，光纤光栅解调仪（10）与解调主机（11）相连接；其中光纤光栅方向感应计包括方向感应壳体（1）头部设有钻帽（13），方向感应壳体（1）中空，方向感应壳体（1）内通过感应单元连接柱（4）隔出多个感应单元；感应单元内设有感应单元上感应板（2）、感应单元下感应板（3）、感应单元上传动磁体（7）和感应单元下传动磁体（8），感应单元上感应板（2）和感应单元下感应板（3）分别包括活动端和固定端，感应单元上...

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，其特征在于：它包括光纤光栅方向感应计、光缆（9）、光纤光栅解调仪（10）和解调主机（11），其中光纤光栅方向感应计尾部通过光缆（9）与光纤光栅解调仪（10）相连接，光纤光栅解调仪（10）与解调主机（11）相连接；其中光纤光栅方向感应计包括方向感应壳体（1）头部设有钻帽（13），方向感应壳体（1）中空，方向感应壳体（1）内通过感应单元连接柱（4）隔出多个感应单元；感应单元内设有感应单元上感应板（2）、感应单元下感应板（3）、感应单元上传动磁体（7）和感应单元下传动磁体（8），感应单元上感应板（2）和感应单元下感应板（3）分别包括活动端和固定端，感应单元上感应板（2）和感应单元下感应板（3）的固定端分别轴向设置在感应单元的两端，两者活动端之间留有空隙，感应单元上感应板（2）上设有感应单元上感应光栅（5），感应单元下感应板（3）上设有感应单元下感应光栅（6），感感应单元上传动磁体（7）和感应单元下传动磁体（8）分别设置在感应单元的侧壁上；所述感应单元连接柱（4）上设有小通孔（12），方向感应壳体（1）内的感应单元上感应板（2）、感应单元下感应板（3）、感应单元连接柱（4）、感应单元上感应光栅（5）、感应单元下感应光栅（6）、感应单元上传动磁体（7）和感应单元下传动磁体（8）的固定端通过光纤相互连接，并通过小通孔（12）延伸出光纤光栅方向感应计尾端与光纤光栅解调仪（10）相连接。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，其特征在于：所述感应单元上感应光栅（5）和所述感应单元下感应光栅（6）的轴向分别与感应单元上感应板（2）、感应单元下感应板（3）的长度方向一致，分别黏贴在靠近所述感应单元上感应板（2）和所述感应单元下感应板（3）固定端。3.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，其特征在于：所述的感应单元上传动磁体（7）和所述感应单元下传动磁体（8）分别固定安装在所述方向感应壳体（1）内侧，为长条形结构，长条形结构的小面分别与感应单元上感应板（2）和所述感应单元下感应板（3）活动端对齐。4.根据权利要求1或3所述的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装备，其特征在于：所述的感应单元上感应板（2）和感应单元下感应板（3）为具有弹性和铁磁性的不锈钢材质，板面长度方向一致，板面在空间上相互垂直，并固定在所述感应单元连接柱（4）上。5.根据权利要求1或3所述的基于光纤光栅传感的地应力方向检测装...

【专利技术属性】
技术研发人员：方新秋，马盟，严黄宝，吴刚，梁敏富，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32