一种光纤光栅传感器及高速铁路路基深部位移监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种光纤光栅传感器及高速铁路路基深部位移监测系统，涉及光纤光栅监测技术领域，光纤光栅传感器包括固定架

【技术实现步骤摘要】
一种光纤光栅传感器及高速铁路路基深部位移监测系统


[0001]本专利技术涉及光纤光栅监测
，具体而言，涉及一种光纤光栅传感器及高速铁路路基深部位移监测系统
。

技术介绍

[0002]高速铁路路基深部位移能够直接反映铁路路基深部土体变形情况，常被用于分析铁路路基深部稳定性及铁路路基服役安全性，高速铁路的安全运营对铁路路基深部土体变形的测量精度及测量量程有着较高要求
。
现有一部分路基测量装置仅可用于路基表层或浅层沉降监测，难以在路基深部布设，无法测量铁路路基深部位移，另一部分路基测量装置虽然可以布置在路基深部，但是测量量程与测量精度无法同时兼顾
。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决现有高速铁路路基深部位移测量精度与测量量程无法同时兼顾的技术问题
。
[0004]第一方面，本专利技术提出一种光纤光栅传感器，包括固定架
、
级联等强度梁
、
变形光纤光栅串
、
楔形块及探杆，所述级联等强度梁包括沿标定方向依次设置的多个等强度梁，所述变形光纤光栅串包括与多个所述等强度梁一一对应的多个光纤光栅，各所述光纤光栅分别设于对应的所述等强度梁上，各所述等强度梁沿所述标定方向的一端与所述固定架连接，各所述等强度梁沿所述标定方向的另一端设有凸台，所述楔形块设于所述级联等强度梁的一侧且所述楔形块的楔形面用于与其中一个所述等强度梁的所述凸台接触，所述楔形面沿所述标定方向倾斜，所述楔形块用于沿平行于所述标定方向滑动，所述楔形块沿滑动方向的一端连接有所述探杆，所述探杆用于带动所述楔形块滑动以与一个或多个所述等强度梁依次接触，并使与其接触的所述等强度梁及对应的所述光纤光栅变形
。
[0005]本专利技术所述的光纤光栅传感器相较于现有技术至少具有以下优势：
[0006]探杆远离楔形块的一端可通过拉线与圆盘连接，圆盘置入路基深部待监测位置，路基深部发生位移变化时会使得圆盘向上或向下移动，以通过拉线拉动探杆沿平行于标定方向移动，继而使得楔形块相对等强度梁上的凸台滑动，利用楔形块的楔形面与凸台的相互作用，使得等强度梁的一端被顶起，发生变形，光纤光栅设于对应的等强度梁上，光纤光栅跟随等强度梁一起变形，继而使得光纤光栅波长发生变化，根据预先标定的光纤光栅波长
‑
探杆位移关系及发生变形的等强度梁的位置，即可确定探杆的位移，实现对铁路路基深部位移的监测
。
当探杆移动位移较大时，可能使得楔形块依次滑过多个等强度梁
。
采用光纤光栅测量精度高，在满足测量精度的前提下，通过增加级联等强度梁中等强度梁的数量，可以增大探杆
、
楔形块的移动行程，也即增大该光纤光栅传感器的量程，以适应高速铁路路基深部位移的大量程
、
高精度监测，本专利技术光纤光栅传感器解决了高速铁路路基深部位移测量精度与测量量程无法同时兼顾的技术问题
。
[0007]可选地，所述固定架包括框架
、
支撑杆及固定块，两个所述框架相对设置，所述支
撑杆设于两个所述框架之间，且所述支撑杆的两端分别与两个所述框架连接，多个所述固定块沿所述标定方向间隔设于所述支撑杆上，所述等强度梁的一端与所述固定块连接
。
[0008]可选地，所述固定架还包括导向杆，所述导向杆与所述支撑杆相对平行设置，所述楔形块上设有导向孔，所述导向杆穿过所述导向孔且所述导向杆的两端分别与两个所述框架连接，所述楔形块通过所述导向孔相对所述导向杆滑动
。
[0009]可选地，所述支撑杆及所述导向杆各设有两根，两个相对所述框架的一端之间通过两根所述支撑杆连接，两个相对所述框架的另一端之间通过两根所述导向杆连接
。
[0010]可选地，所述变形光纤光栅串中相邻两个所述光纤光栅的初始中心波长间隔量大于所述等强度梁的最大弹性变形量所对应的波长变化量
。
[0011]可选地，所述光纤光栅粘贴于所述等强度梁的表面
。
[0012]可选地，该光纤光栅传感器还包括温度光纤光栅，所述温度光纤光栅与所述变形光纤光栅串连接
。
[0013]第二方面，本专利技术提出一种高速铁路路基深部位移监测系统，包括上述的光纤光栅传感器
。
所述高速铁路路基深部位移监测系统相较于现有技术所具有的优势与上述光纤光栅传感器相同，不再重复说明
。
[0014]可选地，该高速铁路路基深部位移监测系统还包括拉线及圆盘，所述拉线分别与所述圆盘及所述光纤光栅传感器的探杆连接，所述圆盘用于置于路基深部待监测位置
。
[0015]可选地，该高速铁路路基深部位移监测系统还包括导锤，所述导锤与所述拉线远离所述探杆的一端部连接，所述圆盘设于所述导锤及所述探杆之间；
[0016]和
/
或，该高速铁路路基深部位移监测系统还包括套管，所述套管套设于所述拉线外
。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例的光纤光栅传感器的结构示意图；
[0018]图2为本专利技术实施例的等强度梁与固定架的安装结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例的高速铁路路基深部位移监测系统使用时的透视图
。
[0020]附图标记说明：
[0021]1、
固定架；
101、
框架；
102、
支撑杆；
103、
固定块；
104、
导向杆；
2、
等强度梁；
201、
凸台；
3、
光纤光栅；
4、
楔形块；
5、
探杆；
6、
温度光纤光栅；
7、
拉线；
8、
圆盘；
9、
导锤；
10、
套管；
11、
高速铁路路基；
12、
钻孔
。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的上述目的
、
特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明
。
[0023]在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“配合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通
。
对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
。
[0024]另外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名
词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光纤光栅传感器，其特征在于，包括固定架
(1)、
级联等强度梁
、
变形光纤光栅串
、
楔形块
(4)
及探杆
(5)
，所述级联等强度梁包括沿标定方向依次设置的多个等强度梁
(2)
，所述变形光纤光栅串包括与多个所述等强度梁
(2)
一一对应的多个光纤光栅
(3)
，各所述光纤光栅
(3)
分别设于对应的所述等强度梁
(2)
上，各所述等强度梁
(2)
沿所述标定方向的一端与所述固定架
(1)
连接，各所述等强度梁
(2)
沿所述标定方向的另一端设有凸台
(201)
，所述楔形块
(4)
设于所述级联等强度梁的一侧且所述楔形块
(4)
的楔形面用于与其中一个所述等强度梁
(2)
的所述凸台
(201)
接触，所述楔形面沿所述标定方向倾斜，所述楔形块
(4)
用于沿平行于所述标定方向滑动，所述楔形块
(4)
沿滑动方向的一端连接有所述探杆
(5)
，所述探杆
(5)
用于带动所述楔形块
(4)
滑动以与一个或多个所述等强度梁
(2)
依次接触，并使与其接触的所述等强度梁
(2)
及对应的所述光纤光栅
(3)
变形
。2.
根据权利要求1所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述固定架
(1)
包括框架
(101)、
支撑杆
(102)
及固定块
(103)
，两个所述框架
(101)
相对设置，所述支撑杆
(102)
设于两个所述框架
(101)
之间，且所述支撑杆
(102)
的两端分别与两个所述框架
(101)
连接，多个所述固定块
(103)
沿所述标定方向间隔设于所述支撑杆
(102)
上，所述等强度梁
(2)
的一端与所述固定块
(103)
连接
。3.
根据权利要求2所述的光纤光栅传感器，其特征在于，所述固定架
(1)
还包括导向杆
(104)
，所述导向杆
(104)
与所述支撑杆
(102)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛元，王歆宇，代伟，姜瑞雪，冯子亮，何建平，周波，沈均，李国栋，张理，魏玉峰，崔圣华，杨昉，
申请(专利权)人：中铁二院工程集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：