光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统技术方案

本发明专利技术涉及边坡滑移监测领域，公开了一种光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统，该光纤光栅式传感器包括壳体(1)、第一光纤(11)、第二光纤(12)和设置在所述壳体(1)中的多个连接杆(2)，所述壳体(1)为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆(2)能够在所述壳体(1)中沿同一方向延伸，且所述壳体(1)能够发生形变，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)上均设置有光纤光栅(3)，其中，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)分别设置在所述连接杆(2)的相对两侧，以使当所述连接杆(2)之间发生相对旋转时一者被拉伸而另一者被压缩。本申请提供的传感器具有较高的灵敏度，且能避免环境温度对测量结果的干扰。

Fiber Bragg grating sensors and fiber Bragg grating sensing system

The invention relates to the field of slope slip monitoring, and discloses a fiber grating type sensor and a fiber grating type sensor system. The fiber grating type sensor comprises a housing (1), a first fiber (11), a second fiber (12) and a plurality of connecting rods (2) arranged in the housing (1), the housing (1) being a long strip so as to articulate a plurality of connecting rods (2). The connecting rod (2) can extend in the same direction in the housing (1) and the housing (1) can deform. The first optical fiber (11) and the second optical fiber (12) are provided with a fiber grating (3), wherein the first optical fiber (11) and the second optical fiber (12) are arranged on the opposite sides of the connecting rod (2), respectively. So that when the relative rotation between the connecting rod (2) occurs, one is stretched and the other is compressed. The sensor provided in this application has high sensitivity and can avoid the interference of ambient temperature on the measurement results.

【技术实现步骤摘要】
光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统
本专利技术涉及边坡滑移监测，具体地涉及一种光纤光栅式传感器和光纤光栅式传感系统。
技术介绍
公路、铁路沿线的高陡边坡可能会发生边坡滑塌等事件，对人们的安全和交通运输安全造成威胁，因此，对高陡边坡的深部滑移或形变监测十分重要。目前典型的边坡深部滑移监测用传感器有电容式或涡流式位移传感器。通过电传感器测得滑移量并将滑移量转换为电信号输入分析设备进行计算，最后得出深部滑移量。但是，电子类传感器存在密封性差、易漏电、易腐蚀、受电磁干扰、易受雷击等问题，在实际工程应用中存在很多问题。光纤传感器采用光信号进行传感和传输，不存在上述电子类传感器的问题，近年来越来越多利用到边坡深部滑移监测的用途中。中国专利(公开号CN102288162)公开了一种光纤光栅式传感器，采用悬臂梁结构，这种传感器首先需用较大的质量块和较小的悬臂梁才能或者较高的灵敏度，从而限制了传感器的尺寸，不便于安装，同时较大的质量块和较小的悬臂梁导致了悬臂梁较大的挠度，最终导致传感器的输出为非线性，无法保证灵敏度。因此，需要一种结构紧凑且灵敏度高的传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的灵敏度不高的问题，提供一种光纤光栅式传感器。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种光纤光栅式传感器，该光纤光栅式传感器包括壳体、第一光纤、第二光纤和设置在所述壳体中的多个连接杆，所述壳体为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆能够在所述壳体中沿同一方向延伸，且所述壳体能够发生形变，所述第一光纤和所述第二光纤上均设置有光纤光栅，其中，所述第一光纤和所述第二光纤分别设置在所述连接杆的相对两侧，以使当所述连接杆之间发生相对旋转时所述第一光纤和所述第二光纤中的一者被拉伸而另一者被压缩，所述第一光纤的至少一端和所述第二光纤的至少一端穿出所述壳体。优选地，同一根所述第一光纤和所述第二光纤至少连接相邻的两个所述连接杆，所述光纤光栅设置在所述第一光纤和所述第二光纤位于相邻的两个所述连接杆之间的部分上。优选地，相邻的所述连接杆之间设置有安装片，所述第一光纤和所述第二光纤设置在所述安装片上以使所述光纤光栅整体安装在所述安装片上。优选地，所述安装片的安装有所述光纤光栅的部分的刚度小于所述安装片其他部分的刚度。优选地，所述安装片包括两个端部和位于两个所述端部之间的中间部，所述端部的宽度大于所述中间部的宽度，所述光纤光栅位于所述中间部。优选地，多个所述连接杆的中心线共线优选地，所述壳体的内部设置有沿所述壳体的轴向延伸的凹槽，所述连接杆上设置有导轮，所述连接杆通过所述导轮定位在所述凹槽中。优选地，同一根所述第一光纤和所述第二光纤上设置有多个中心波长均不相同所述光纤光栅。优选地，所述光纤光栅均匀地设置在相邻的两个所述连接杆之间。本专利技术第二方面提供一种光纤光栅式传感系统，该系统包括如上所述的光纤光栅式传感器和解调仪，所述第一光纤和所述第二光纤分别连接所述解调仪。通过上述技术方案，将本申请提供的光纤光栅式传感器埋在需监测的边坡中，当边坡发生滑移时传感器的壳体会发生形变，从而使得壳体内部的某两个相邻的连接杆之间发生相对旋转，从而使得第一光纤和所述第二光纤中的一者被拉伸而另一者被压缩，进而使得第一光纤和第二光纤上的光纤光栅发生相应的伸长形变以及压缩形变，导致光纤光栅反射光谱上的中心波长发生变化，利用连接第一光纤和第二光纤的解调仪测量出光纤光栅反射光谱上的中心波长，即可推算出边坡的倾斜度和滑移量。附图说明图1是根据本专利技术优选实施方式的光纤光栅式传感器的两个相邻的连接杆的装配关系的示意图。图2是根据本专利技术优选实施方式的光纤光栅式传感器安装片的示意图；图3是根据本专利技术优选实施方式的光纤光栅式传感器的示意图。附图标记说明1-壳体2-连接杆3-光纤光栅4-安装片5-导轮6-转轴7-螺栓8-螺栓孔11-第一光纤12-第二光纤41-端部42-中间部具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本申请提供一种光纤光栅式传感器，该光纤光栅式传感器包括壳体1、第一光纤11、第二光纤12和设置在所述壳体1中的多个连接杆2，所述壳体1为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆2能够在所述壳体1中沿同一方向延伸，且所述壳体1能够发生形变，所述第一光纤11和所述第二光纤12上均设置有光纤光栅3，其中，所述第一光纤11和所述第二光纤12分别设置在所述连接杆2的相对两侧，以使当所述连接杆2之间发生相对旋转时所述第一光纤11和所述第二光纤12中的一者被拉伸而另一者被压缩，所述第一光纤11的至少一端和所述第二光纤12的至少一端穿出所述壳体1。如图1所示，将本申请提供的光纤光栅式传感器埋在需监测的边坡中，当边坡发生滑移时传感器的壳体1会发生形变，从而使得壳体内部的某两个相邻的连接杆2之间发生相对旋转，从而使得第一光纤11和所述第二光纤12中的一者被拉伸而另一者被压缩，进而使得第一光纤11和第二光纤12上的光纤光栅3发生相应的伸长形变以及压缩形变，导致光纤光栅反射光谱上的中心波长发生变化，利用连接第一光纤11和第二光纤12的解调仪测量出光纤光栅反射光谱上的中心波长，即可推算出边坡的倾斜度和滑移量。光纤上的光纤光栅发生形变时在解调仪上反映的中心波长会受温度变化的影响，从而造成测量结果不准确的问题，在本申请中由于第一光纤11和第二光纤12所受到的环境温度影响相同，根据第一光纤11上的光纤光栅3和第二光纤12上的光纤光栅3分别在解调仪上反映出的中心波长进行差值算法，就能够得到去除温度条件干扰的实际的边坡的倾斜度和滑移量。其中，壳体1的材料可以选择ABS塑料、PVC以及铝合金等。需要说明的是，将本申请提供的光纤光栅式传感器埋在需监测的边坡中，当边坡发生滑移时，长条状的壳体1的某个位置会发生弯折，而壳体1其他部分的形状保持原状，因此壳体1发生的形变仅仅会反映在某两个相邻的连接杆2之间，而这两个连接杆2中的每一个和其另一侧所连接的其他连接杆2仍然保持在同一直线上。优选地，同一根所述第一光纤11和所述第二光纤12至少连接相邻的两个所述连接杆2，所述光纤光栅设置在所述第一光纤11和所述第二光纤12位于相邻的两个所述连接杆2之间的部分上。如图1所示，两个相邻的连接杆2之间设置有第一光纤11和第二光纤12，第一光纤11和第二光纤12可以通过粘结剂粘在两个连接杆2之间的铰接位置处，使得第一光纤11和第二光纤12上的光纤光栅3位于相邻的两个连接杆2之间的部分，而第一光纤11和第二光纤12的一端直接穿出壳体1与外界的解调器连接。当图1中的两个连接杆2之间发生旋转时，第一光纤11和第二光纤12上的光纤光栅3就会发生形变。其中，所述光纤光栅3均匀地设置在相邻的两个所述连接杆2之间，即光纤光栅3的两端距铰点的距离相等。其中，本申请可在每两个相邻的连接杆2之间均设置一根第一光纤11和一根第二光纤12，这样不论壳体1中哪两个相邻的连接杆2之间发生相对旋转，设置在这两个相邻的连接杆2之间的第一光纤11和第二光纤12上的光纤光栅3就会发生形变，这样就能够直观地判断哪两个相邻的连接杆2之间发生了相对旋转。由于长条状的壳体1是沿竖直方向埋在边本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤光栅式传感器，其特征在于，该光纤光栅式传感器包括壳体(1)、第一光纤(11)、第二光纤(12)和设置在所述壳体(1)中的多个连接杆(2)，所述壳体(1)为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆(2)能够在所述壳体(1)中沿同一方向延伸，且所述壳体(1)能够发生形变，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)上均设置有光纤光栅(3)，其中，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)分别设置在所述连接杆(2)的相对两侧，以使当所述连接杆(2)之间发生相对旋转时所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)中的一者被拉伸而另一者被压缩，所述第一光纤(11)的至少一端和所述第二光纤(12)的至少一端穿出所述壳体(1)。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅式传感器，其特征在于，该光纤光栅式传感器包括壳体(1)、第一光纤(11)、第二光纤(12)和设置在所述壳体(1)中的多个连接杆(2)，所述壳体(1)为长条状以使铰接连接的多个所述连接杆(2)能够在所述壳体(1)中沿同一方向延伸，且所述壳体(1)能够发生形变，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)上均设置有光纤光栅(3)，其中，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)分别设置在所述连接杆(2)的相对两侧，以使当所述连接杆(2)之间发生相对旋转时所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)中的一者被拉伸而另一者被压缩，所述第一光纤(11)的至少一端和所述第二光纤(12)的至少一端穿出所述壳体(1)。2.根据权利要求1所述的光纤光栅式传感器，其特征在于，同一根所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)至少连接相邻的两个所述连接杆(2)，所述光纤光栅(3)设置在所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)位于相邻的两个所述连接杆(2)之间的部分上。3.根据权利要求2所述的光纤光栅式传感器，其特征在于，相邻的所述连接杆(2)之间设置有安装片(4)，所述第一光纤(11)和所述第二光纤(12)设置在所述安装片(4)上以使所述光纤光栅(3)整体安装在所述安装片(4)上。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许红彬，赵维刚，杜彦良，孟宪洪，罗慧刚，唐永康，李锋，张少朋，郑晨晨，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，朔黄铁路发展有限责任公司，石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：北京,11