一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，包括至少一个位移传感机构，位移传感机构包括从上至下依次连接的基点锚头、锚固钢丝绳、联动连接块和传动钢丝绳，传动钢丝绳带动码盘在码盘通道内运动，码盘通道设置在光开关信号发生器内，光开关信号发生器包括准直器底座，在准直器底座上安装有同轴设置的接收准直器和发射准直器，码盘通道设置在接收准直器和发射准直器之间，码盘在码盘通道内运动时按照设定间隔遮挡或导通接收准直器和发射准直器之间的光路，接收准直器通过光纤Ⅰ与分光器连接，在发射准直器上连接有光纤光栅。本实用新型专利技术工作性能稳定，精度高，不受外界温度变化及电磁干扰的影响，便于生产和使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置
本技术属于光纤传感
，具体涉及一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置。
技术介绍
随着社会的不断发展，科技的不断进步，对于矿场的施工作业安全，越来越受到人们的关注。施工设施的安全运行需要实时监测，监测设备的需求量越来越多。煤矿巷道围岩的沉降监测一直是煤矿安全的重要监测内容，如果顶板围岩下沉没有被及时发现处理，会导致巷道坍塌的重大事故。目前，用于监测煤矿巷道顶板围岩下沉的传感装置多为纯机械式或有源传感装置。其中纯机械式传感装置无法提供实时的数据输出，并需要工人定期现场观察记录，不仅无法保证数据的及时性，而且人工观测会加入人为误差，也无法保证数据的准确性。有源传感装置需要提供电源进行井下监控，对于类似煤矿等特殊的工作环境必定会产生安全隐患，甚至造成人员和财产的损失。而光纤传感装置凭借特有的无需供电、经久耐用、精度高、灵敏度高、本质安全等特性，逐渐地进入了煤矿行业。目前市场上使用的光纤光栅矿用围岩位移传感装置多采用将光纤光栅应变传感装置安装在围岩位移传感装置之中，顶板围岩如出现下沉会拉伸光纤光栅应变传感装置，应变传感装置中的光纤光栅产生拉伸形变，反射的中心波长会产生变化，从而得出拉伸量与中心波长变化量的对应关系，该装置能够实时获取顶板围岩的下沉量，但围岩传感装置所使用的应变传感装置存在一个问题：温度变化会影响光栅的中心波长变化，因此需要区分光纤光栅反射中心波长的变化是由拉伸导致的，还是由温度导致。为了消除温度影响，通常需要加入一只光纤光栅温度传感装置进行温度补偿，但实际情况是虽然加入了温度补偿，由于需要进行二次运算，其中一个变量出现误差就会导致结果的不准确，所以此类传感装置在长时间使用过程中，会出现不规则的数据跳动，不能真实反应当前顶板围岩的位移量。并且现有应变传感装置制作工艺复杂，需要进行反复的标定测试。
技术实现思路
本技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，该装置工作性能稳定，精度高，不受外界温度变化及电磁干扰的影响，便于生产和使用。本技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，包括主机盒、与所述主机盒固接的、竖直设置的过绳管以及至少一个位移传感机构，所述过绳管，上端固接有密封接头，下端与所述主机盒连通，外侧上端设有锚爪，所述位移传感机构包括从上至下依次连接的基点锚头、锚固钢丝绳、联动连接块和传动钢丝绳，所述传动钢丝绳缠绕在线轴上，所述线轴固装在转轴上，所述转轴安装在支撑座上，所述支撑座固定在所述主机盒内；在所述转轴上固装有码盘，在所述码盘上设有多个按照设定规则布置的光道，所述码盘设置在码盘通道内，所述码盘通道设置在光开关信号发生器内，所述光开关信号发生器包括准直器底座，所述准直器底座，设置在所述码盘的外侧，纵断面为“凹”字形，中部凹槽为所述码盘通道，在所述准直器底座的两侧分别安装有成对同轴设置的接收准直器和发射准直器，所述码盘通道设置在所述接收准直器和所述发射准直器之间，所述码盘在所述码盘通道内运动时按照设定间隔遮挡或导通所述接收准直器和所述发射准直器之间的光路，所述接收准直器通过光纤Ⅰ与分光器连接，在所述发射准直器上连接有光纤光栅，所述分光器、所述准直器底座和所述码盘设置在所述主机盒内；所述锚固钢丝绳穿越所述密封接头，二者活动连接；在所述过绳管的外侧下部连接有位置可调的顶板托盘。在上述方案的基础上，本技术还做了如下改进：在所述线轴上设有螺旋绕线槽，所述螺旋绕线槽为反扣单根螺旋槽，所述码盘采用螺钉紧固在所述转轴的端面上。所述密封接头包括扣固在所述过绳管上端的密封管帽、固定在所述密封管帽上端的防水接头，在所述防水接头内锁紧有橡胶堵，所述橡胶堵贯穿所述密封管帽，在所述橡胶堵内设有过绳孔，在所述过绳孔内以及所述密封管帽上部打注有密封润滑脂，所述锚固钢丝绳穿越所述过绳孔。所述锚固钢丝绳设有外包橡胶套。所述防水接头为格兰头。所述联动连接块设有两个竖直设置的过绳孔，其中一个为锚固钢丝绳的过绳孔，另一个为传动钢丝绳的过绳孔，所述锚固钢丝绳的下端部穿装在所述锚固钢丝绳的过绳孔内，并采用顶丝Ⅰ固定，所述传动钢丝绳的上端部穿装在所述传动钢丝绳的过绳孔内，并采用顶丝Ⅱ固定；在所述过绳管上设有与所述顶丝Ⅰ对应的操作孔。所述位移传感机构有两个，分属于两个所述位移传感机构的两个所述联动连接块对接为一圆柱，所述联动连接块的横断面为半圆形。所述位移传感机构有两个，分属于两个所述位移传感机构的两个所述基点锚头的锚爪长度不同。所述码盘为栅格码盘，所述栅格码盘的边缘设有多个沿周向均布的光道，所述接收准直器和所述发射准直器有一对，在所述准直器底座上的安装位置与栅格码盘光道位置对应的。所述码盘为格雷码盘，所述接收准直器和所述发射准直器的对数与所述格雷码盘的位数相同，成对同轴设置的所述接收准直器和所述发射准直器的安装位置与所述格雷码盘上的光道位置对应。本技术具有的优点和积极效果是：通过采用在过绳管上端设置防水接头、在防水接头和密封管帽内设置橡胶堵，以及在橡胶堵的过绳孔和密封管帽内上部打注密封润滑脂和锚固钢丝绳采用包胶钢丝的结构，使该传感装置的防水防尘等级可达到IP67级，保证传感装置工作性能稳定；通过采用码盘与光纤光栅结合，使该传感装置具有较高的精度。同时本技术不受外界温度变化及电磁干扰的影响，便于安装。每只传感装置可定制不同深度的锚固基点对顶板围岩进行位移测试，并且可以通过增加矿用围岩位移传感机构数量达到监测单个、双个、三个以及更多基点位移量的目的。并且本技术便于生产和使用，生产难度低，具有回退功能，此功能采用左螺旋结构不仅便于拆卸，而且在使用过程中不会出现螺钉松脱。附图说明图1为本技术的外部结构示意图；图2-1为本技术采用的栅格码盘结构示意图；图2-2为本技术采用的格雷码盘结构示意图；图3-1为本技术采用栅格码盘的光开关信号发生器结构示意图；图3-2为本技术采用格雷码盘的光开关信号发生器结构示意图；图4为本技术的主机盒内部结构示意图；图5为本技术的密封接头结构示意图；图6为本技术的联动连接块结构示意图；图7为图6的俯视图。图中：1、基点锚头；2、锚固钢丝绳；3、密封接头；3-1、密封管帽；3-2、防水接头；3-3、橡胶堵；3-4、过绳孔；3-5、密封润滑脂；4、过绳管；4-1、锚爪；5、顶板托盘；6、主机盒；7、联动连接块；7-1、锚固钢丝绳的过绳孔；7-2、传动钢丝绳的过绳孔；7-3、顶丝Ⅰ；7-4、顶丝Ⅱ；8、传动钢丝绳；9、码盘；9-1、光道；10、转轴；11、准直器底座；11-1、码盘通道；12、光纤光栅；13、发射准直器；14、接收准直器；15、光纤Ⅰ；16、支撑座；17、螺钉；18、线轴；19、分光器。...

【技术保护点】
1.一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，其特征在于，包括主机盒、与所述主机盒固接的、竖直设置的过绳管以及至少一个位移传感机构，/n所述过绳管，上端固接有密封接头，下端与所述主机盒连通，外侧上端设有锚爪，/n所述位移传感机构包括从上至下依次连接的基点锚头、锚固钢丝绳、联动连接块和传动钢丝绳，/n所述传动钢丝绳缠绕在线轴上，所述线轴固装在转轴上，所述转轴安装在支撑座上，所述支撑座固定在所述主机盒内；/n在所述转轴上固装有码盘，在所述码盘上设有多个按照设定规则布置的光道，所述码盘设置在码盘通道内，所述码盘通道设置在光开关信号发生器内，所述光开关信号发生器包括准直器底座，所述准直器底座，设置在所述码盘的外侧，纵断面为“凹”字形，中部凹槽为所述码盘通道，在所述准直器底座的两侧分别安装有成对同轴设置的接收准直器和发射准直器，所述码盘通道设置在所述接收准直器和所述发射准直器之间，所述码盘在所述码盘通道内运动时按照设定间隔遮挡或导通所述接收准直器和所述发射准直器之间的光路，所述接收准直器通过光纤Ⅰ与分光器连接，在所述发射准直器上连接有光纤光栅，/n所述分光器、所述准直器底座和所述码盘设置在所述主机盒内；/n所述锚固钢丝绳穿越所述密封接头，二者活动连接；/n在所述过绳管的外侧下部连接有位置可调的顶板托盘。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，其特征在于，包括主机盒、与所述主机盒固接的、竖直设置的过绳管以及至少一个位移传感机构，
所述过绳管，上端固接有密封接头，下端与所述主机盒连通，外侧上端设有锚爪，
所述位移传感机构包括从上至下依次连接的基点锚头、锚固钢丝绳、联动连接块和传动钢丝绳，
所述传动钢丝绳缠绕在线轴上，所述线轴固装在转轴上，所述转轴安装在支撑座上，所述支撑座固定在所述主机盒内；
在所述转轴上固装有码盘，在所述码盘上设有多个按照设定规则布置的光道，所述码盘设置在码盘通道内，所述码盘通道设置在光开关信号发生器内，所述光开关信号发生器包括准直器底座，所述准直器底座，设置在所述码盘的外侧，纵断面为“凹”字形，中部凹槽为所述码盘通道，在所述准直器底座的两侧分别安装有成对同轴设置的接收准直器和发射准直器，所述码盘通道设置在所述接收准直器和所述发射准直器之间，所述码盘在所述码盘通道内运动时按照设定间隔遮挡或导通所述接收准直器和所述发射准直器之间的光路，所述接收准直器通过光纤Ⅰ与分光器连接，在所述发射准直器上连接有光纤光栅，
所述分光器、所述准直器底座和所述码盘设置在所述主机盒内；
所述锚固钢丝绳穿越所述密封接头，二者活动连接；
在所述过绳管的外侧下部连接有位置可调的顶板托盘。


2.根据权利要求1所述的基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，其特征在于，在所述线轴上设有螺旋绕线槽，所述螺旋绕线槽为反扣单根螺旋槽，所述码盘采用螺钉紧固在所述转轴的端面上。


3.根据权利要求1所述的基于码盘与光纤光栅结合的矿用围岩位移传感装置，其特征在于，所述密封接头包括扣固在所述过绳管上端的密封管帽、固定在所述密封管帽上端的防水接头，在所述防水接头内锁紧有橡胶堵，所述橡胶堵贯穿所述密封管帽，在所述橡胶堵内设有过绳孔，在所述过绳孔内以及所述密封管帽上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柯，
申请(专利权)人：天津求实飞博科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12