光纤布拉格光栅串式多点位移传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种光纤布拉格光栅串式多点位移传感器。本实用新型专利技术所要解决的技术问题是提供一种不受造孔孔径限制，可以在一个较小孔径内安装更多传感器，从而提高围岩位移监测的分辨率的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器。解决该问题的技术方案是：所述串式多点位移传感器由若干个通过连接件首尾串联的光栅位移传感器软连接而成，每个光栅位移传感器在其不锈钢测杆的上端安装金属锚板。本实用新型专利技术主要应用于桥梁伸缩缝位移监测、桥梁阻尼器伸缩位移监测、道路路基沉降监测、大坝位移监测、隧道结构位移监测等。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光电子测量工具，特别涉及一种基于光纤布拉格(FBG)光栅传感 原理的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，主要应用于桥梁伸縮缝位移监测、桥梁阻尼 器伸縮位移监测、道路路基沉降监测、大坝位移监测、隧道结构位移监测等。
技术介绍
光纤光栅位移传感器广泛应用于桥梁伸縮缝位移、桥梁阻尼器伸縮位移、道路路 基沉降、大坝位移监测和隧道结构位移等方面的监测。在实际测量位移过程中，为提高监测 的分辨率，需要在尽可能小的孔径下面安装尽可能多的传感器，由于传统的光纤布拉格光 栅位移传感器每只传感器对应一套测杆和锚头，所有的传感器都是统一安装在位于孔口的 基座中，往往需要大孔径造孔。而且一般在一个孔内基座中只能安装几套位移传感器，换句 话说就是其对围岩位移监测的分辨率相当低。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种不受造孔孔径限制，可以在一个较小 孔径内安装更多传感器，从而提高围岩位移监测的分辨率的光纤布拉格光栅串式多点位移 传感器。 本技术所采用的技术方案是光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，包括相 互垂直的基座和空心钢套管，空心钢套管内套有不锈钢测杆，基座内装有悬臂梁，悬臂梁一 端与基座固定，另一悬臂端与不锈钢测杆可移动的连接，其特征在于所述串式多点位移传 感器由若干个通过连接件首尾串联的光栅位移传感器软连接而成，每个光栅位移传感器在 其不锈钢测杆的上端安装金属锚板。 所述不锈钢测杆在其装有金属锚板一端的顶部通过弹簧连接带有内螺孔的上丝 扣；而在基座的底部也固定一带有内螺孔的下丝扣，相邻两个光栅位移传感器通过法兰将 上丝扣和下丝扣连接。 所述悬臂梁在其悬臂端通过上、下面安装的弹簧分别与不锈钢测杆的下端连接和 与基座底部固定，在悬臂梁同一位置的上下两侧均布置有光栅，光栅两端的光纤经基座端 面的穿孔引出至外部的分析仪。 所述空心钢套管下端与基座固定，空心钢套管上端与法兰之间连有PVC保护管， 所述连接件位于保护管内，金属锚板的外缘在保护管的外面。 本技术的有益效果是通过多个光栅位移传感器的首尾相连接方式，将多个 传感器串联形成真正的传感器链路，其结构形式不受基座孔径大小的影响，可以通过光回 路扩展实现在一个预埋孔中安装成千上万个传感器，由于FBG测量精确的先天优势，可以 将孔中和各段位移完全表现出来，使得测孔中各段位移连续。 本位移计通过安装在金属锚板前弹簧自身的伸縮剔除掉上一段围岩的影响，这样 每只位移传感器都是一个独立的测孔单元，从而提高位移测量的准确性，另本位移计结构简单，成本低廉，可靠性高，可以很容易推广使用。附图说明图1是本技术的结构原理图。 图2是图1中光栅部分的局部放大图。具体实施方式如图l所示，本实施例由10个(数量可根据预埋孔的深度而定)光栅位移传感器 通过连接件首尾串联软连接而成，每个光栅位移传感器都具有相互垂直的基座7和空心钢 套管IO，空心套钢管10内套有不锈钢测杆3，基座7内装有悬臂梁l，悬臂梁1 一端与基座 左侧焊接，而其悬臂端与不锈钢测杆3的下端通过弹簧11连接，该悬臂端的底部也用一个 弹簧11与基座的内底板固定。本实施例的一个特点是在不锈钢测杆3的上端安装圆形的金 属锚板2，不锈钢测杆上端装有弹簧ll，弹簧的另一端连接一个带有内螺孔的上丝扣6(外 形呈圆柱体)。在基座7的底部、不锈钢测杆3轴线的延长线上也固定安装一个带有内螺孔 的下丝扣8 (外形呈圆柱体)，串联连接时，先将单个光栅位移传感器装配好，再将上面一个 传感器的下丝扣8与下面一个传感器的上丝扣6通过一个法兰12连接起来，该法兰中间是 一个直径略大的圆板，两边各是一个带正反螺纹的圆柱体，圆柱体可与丝扣的内螺孔旋紧 固定。 如图2所示，本例在悬臂梁1同一位置的上下两侧均布置有光栅4，光栅两端的光 纤9经基座7端面的穿孔引出至外部的分析仪。 本实施例的另一特点是空心钢套管10下端与基座7固定，空心钢套管上端与法兰 12之间套有PVC保护管5，所述连接件(包括弹簧、上丝扣、下丝扣和法兰)以及金属锚板 2都在保护管5的长度范围内，金属锚板2的外缘穿过保护管露在外面。 当圆形金属锚板2受到围岩拉伸、压縮后带动不锈钢测杆3发生位移，该位移作用 于悬臂梁1传递给光栅4，光栅的波长变化再经光纤9传递给外部的仪器读取数据。弹簧 11使得各个位移传感器保持独立，PVC保护管5起到在注浆时弹簧和不锈钢测杆不被浆液 粘结的保护作用。浆液固结后不会对仪器位移造成影响。 当围岩发生形变，圆形金属锚板2受到拉伸、压縮后带动不锈钢测杆3发生位移， 联动悬臂梁1发生形变，作用于其上下表面布置的光栅4，使光栅4发生形变，引起光栅的波 长变化，波长变化量经光纤9传输给外部的仪器。PVC保护管5起到在注浆时弹簧和不锈钢 测杆不被浆液粘结的保护作用，浆液固结后不会对仪器位移造成影响。权利要求一种光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，具有光栅位移传感器，它括相互垂直的基座(7)和空心钢套管(10)，空心钢套管(10)内套有不锈钢测杆(3)，基座(7)内装有悬臂梁(1)，悬臂梁一端与基座固定，另一悬臂端与不锈钢测杆(3)可移动的连接，其特征在于所述串式多点位移传感器由若干个通过连接件首尾串联的光栅位移传感器软连接而成，每个光栅位移传感器在其不锈钢测杆(3)的上端安装金属锚板(2)。2. 根据权利要求1所述的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，其特征在于所述不 锈钢测杆(3)在其装有金属锚板(2) —端的顶部通过弹簧(11)连接带有内螺孔的上丝扣 (6);而在基座(7)的底部也固定一带有内螺孔的下丝扣(8)，相邻两个光栅位移传感器通 过法兰(12)将上丝扣(6)和下丝扣(8)连接。3. 根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，其特征在于所 述悬臂梁(1)在其悬臂端通过上下面安装的弹簧(11)分别与不锈钢测杆(3)的下端连接 和与基座(7)底部固定，在悬臂梁(1)同一位置的上下两侧均布置有光栅(4)，光栅两端的 光纤(9)经基座(7)端面的穿孔引出至外部的分析仪。4. 根据权利要求1或2所述的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，其特征在于所 述空心钢套管(10)下端与基座(7)固定，空心钢套管上端与法兰(12)之间连有PVC保护 管(5)，所述连接件位于保护管内，金属锚板(2)的外缘在保护管的外面。5. 根据权利要求3所述的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，其特征在于所述空 心钢套管(10)下端与基座(7)固定，空心钢套管上端与法兰(12)之间连有PVC保护管(5)， 所述连接件位于保护管内，金属锚板(2)的外缘在保护管的外面。专利摘要本技术涉及一种光纤布拉格光栅串式多点位移传感器。本技术所要解决的技术问题是提供一种不受造孔孔径限制，可以在一个较小孔径内安装更多传感器，从而提高围岩位移监测的分辨率的光纤布拉格光栅串式多点位移传感器。解决该问题的技术方案是所述串式多点位移传感器由若干个通过连接件首尾串联的光栅位移传感器软连接而成，每个光栅位移传感器在其不锈钢测杆的上端安装金属锚板。本技术主要应用于桥梁伸缩缝位移监测、桥梁阻尼器伸缩位移监测、道路路基沉降监测、大坝位移监测、隧道结构位移监测等。文档编号G01B11/02GK本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤布拉格光栅串式多点位移传感器，具有光栅位移传感器，它括相互垂直的基座（７）和空心钢套管（１０），空心钢套管（１０）内套有不锈钢测杆（３），基座（７）内装有悬臂梁（１），悬臂梁一端与基座固定，另一悬臂端与不锈钢测杆（３）可移动的连接，其特征在于：所述串式多点位移传感器由若干个通过连接件首尾串联的光栅位移传感器软连接而成，每个光栅位移传感器在其不锈钢测杆（３）的上端安装金属锚板（２）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张春生，陈祥荣，陈文华，王小清，杨东升，张晨，
申请(专利权)人：中国水电顾问集团华东勘测设计研究院，浙江华东工程科技发展有限公司，杭州华东工程检测技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]