專利名稱：地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器檢測頭，特別是一種光纖光柵地下管線探測傳感器檢測頭。
背景技術(shù)：
在非開挖施工中，應(yīng)該對鋪設(shè)的地下管線位置形狀進(jìn)行檢測，以確信新鋪設(shè)的管線沒有損壞原有的管線，也防止新鋪設(shè)的管線不被未來的鋪設(shè)工程所破壞。同時根據(jù)檢測數(shù)據(jù)繪制地下管線位置竣工圖，為建立城市地下管線管理信息系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的管線空間位置等資料。目前，國內(nèi)外采用的地下管線檢測方法主要包括管線定位器(Pipe Locator)、探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar)、陀螺儀(Gyroscope)檢測，還有城市信息管道非開挖施工中采用的水平鉆機(jī)定向儀，該設(shè)備可以在鉆孔過程中對鉆頭跟蹤和導(dǎo)航，從而實現(xiàn)了對鉆孔軌跡的測量和控制?，F(xiàn)有的管線檢測方法存在的共同問題是定位精度不高，探測誤差隨挖掘深度的增加而顯著加大；測量范圍有限，對管道埋深有要求(最好的管線定位儀探測深度5m；探地雷達(dá)探測深度一般不超過9m；誤差與測量深度呈積累增加關(guān)系)；當(dāng)被檢測管徑相對較小時(如地下信息管線)，更增加了檢測的難度；已有的地下管網(wǎng)密集交錯，造成探測信號高度耦合；探測信號嚴(yán)重受到城市空間電磁干擾的影響以及地質(zhì)狀況、周圍環(huán)境、交通等綜合影響。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，在進(jìn)行非開挖地下管線探測時，能使光纖光柵由牽引機(jī)構(gòu)拖動檢測頭在被檢測管線內(nèi)移動，被測管道內(nèi)內(nèi)徑測量點上的曲率信息傳遞給光纖光柵，從而使檢測系統(tǒng)精確檢測出管道形狀。本檢測頭在獲取信息并傳輸時不受周圍環(huán)境的干擾和約束。
為了達(dá)到上述的目的，本實用新型采用下述技術(shù)方案一種地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，包括一個柔彈性圓筒，其特征在于有兩根光纖光柵以互成90°方位粘貼在所述的柔彈性圓筒外壁母線上，所述的柔彈性圓筒的外壁上軸向均布套裝著定心變徑套環(huán)。
上述的柔彈性圓筒為聚氨酯圓筒或橡膠圓筒。
上述的柔彈性圓筒內(nèi)圓套裝著一根彈簧，這樣可增強(qiáng)其彈性。
上述的兩根光纖光柵與柔彈性圓筒的粘貼結(jié)構(gòu)是在柔彈性圓筒外壁上開有兩條互成90°方位的軸向圓弧形凹槽與兩根光纖光柵相匹配，兩根光纖光柵由環(huán)氧膠粘貼在該兩凹槽內(nèi)。
上述的定心變徑套環(huán)的結(jié)構(gòu)是一個有開口的彈性夾環(huán)片通過其開口處的鎖緊螺釘使其彈性收縮而夾緊于所述的柔彈性圓筒的外壁上；彈性夾環(huán)片的外圓上周向均布三個缺口，每個缺口內(nèi)設(shè)置一個變徑塊；變徑塊上有一個固定銷與其兩側(cè)的兩塊夾板上的腰孔穿孔滑配，兩塊夾板分別由兩只銷釘固定在彈性夾環(huán)片的兩側(cè)壁上；變徑塊的內(nèi)底面與彈性夾環(huán)片缺口底面之間裝有兩個壓簧；變徑塊的外側(cè)為圓弧面，其上有2～3個圓形槽，每個圓形槽內(nèi)均滾動嵌裝著一個小鋼珠。
上述的彈性夾環(huán)片為鋁質(zhì)片，變徑塊為鋁質(zhì)塊。它們具有足夠強(qiáng)度而重量較輕。
上述的柔彈性圓筒的兩端分列有外凸中心軸頭的端蓋通過螺釘螺帽與柔彈性圓筒固定連接，用于固定連接引索。
本實用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)性特點和優(yōu)點本實用新型的檢測頭采用柔彈性圓筒上套裝著定心變徑套環(huán)，能夠在變管徑的被測地下管道中靈活運(yùn)動并且能夠很好的實現(xiàn)在獲取曲率信息并傳輸時不受周圍環(huán)境的干擾和約束，并且結(jié)構(gòu)合理、簡單。


圖1是本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的左視圖。
圖3是圖2中A-A處的剖面圖。
圖4是本實用新型的應(yīng)用示例檢測系統(tǒng)圖。
具體實施方式
本實用新型一個優(yōu)選實例是參見圖1、圖2和圖3，本地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭包含有一個柔彈性圓筒6，有兩根光纖光柵4、13以互成90°方位粘貼在柔彈性圓筒6外壁母線上，柔彈性圓筒6的外壁上軸向均布套裝著定心變徑套環(huán)2。上述的柔彈性圓筒6為聚氨酯圓筒或橡膠圓筒。柔彈性圓筒6內(nèi)圓套裝著一根彈簧3以增強(qiáng)其彈性。上述的兩根光纖光柵4、13與柔彈性圓筒6的粘貼結(jié)構(gòu)是在柔彈性筒6外壁上開有兩條互成90°方位的軸向圓弧形凹槽與兩根光纖光柵相匹配，兩根光纖光柵由環(huán)氧膠粘貼在該兩凹槽內(nèi)。上述的定心變徑套環(huán)2的結(jié)構(gòu)是一個有開口16的彈性夾環(huán)片8通過其開口處的鎖緊螺釘15使其彈性收縮而夾緊于所述的柔彈性圓筒6的外壁上；彈性夾環(huán)片8的外圓上周向均布三個缺口12，每個缺口12內(nèi)設(shè)置一個變徑塊9；變徑塊9上有一個固定銷17與其兩側(cè)的兩塊夾板14上的腰孔穿孔18滑配，兩塊夾板14分別由兩只銷釘19固定在彈性夾環(huán)片8的兩側(cè)壁上；變徑塊9的內(nèi)底面與彈性夾環(huán)片8缺口12底面之間裝有兩個壓簧11；變徑塊9的外側(cè)為圓弧面，其上有2～3個圓形槽，每個圓形槽內(nèi)均滾動嵌裝著一個小鋼珠10。上述的彈性夾環(huán)片8為鋁質(zhì)片，變徑塊9為鋁質(zhì)塊，它們具有足夠強(qiáng)度而重量較輕。上述的柔彈性圓筒6的兩端分列有外凸中心軸頭的端蓋1、5通過螺釘螺帽7與柔彈性圓筒6固定連接，用于固定連接引索。
參見圖4，本實用新型的一個應(yīng)用示例本實用新型針對一種管線形狀探測的新方法而提出。這種新方法，即地下信息管線檢測的實現(xiàn)原理，如圖4所示，由牽引及計程機(jī)構(gòu)25拖動檢測頭27在被檢測管線26內(nèi)移動，由牽引及計程機(jī)構(gòu)25控制拖動距離，到達(dá)預(yù)定距離時，牽引及計程機(jī)構(gòu)25發(fā)送信號給下位機(jī)24，下位機(jī)24控制牽引及計程機(jī)構(gòu)25停止運(yùn)轉(zhuǎn)，下位機(jī)24通過發(fā)送就位信號給上位機(jī)22，由上位機(jī)22采集光纖光柵解調(diào)儀23波長數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)采集完畢后，上位機(jī)22發(fā)送啟動信號給下位機(jī)24，由下位機(jī)24啟動牽引及計程機(jī)構(gòu)25，采集下一個點的空間離散曲率信息。這樣在獲取曲率信息并傳輸時，就不受周圍環(huán)境(如電磁信號)的干擾和約束，然后利用空間曲線重建方法重建出地下管道的三維形狀?？臻g曲線重建方法，即根據(jù)曲線切向量和曲率分量決定的運(yùn)動坐標(biāo)系，在運(yùn)動坐標(biāo)系中合成曲率矢量、確定密切平面；然后在密切平面中對曲線進(jìn)行彎曲計算，得出離散點的在運(yùn)動坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；通過運(yùn)動坐標(biāo)系向基系變換，這樣就可以得出離散點的絕對坐標(biāo)，從而重建出曲線，精確檢測出管道形狀，在顯示器21中顯示出來。
本檢測頭將管道彎曲變形的信息精確地傳遞到光纖光柵傳感器上，并且在獲取曲率信息并傳輸時不受周圍環(huán)境(如電磁信號)的干擾和約束。
本傳感器檢測頭能滿足以下設(shè)計要求①被檢測管線由于埋設(shè)在地下，環(huán)境因素(如受擠壓力過大)可能會導(dǎo)致管線形狀發(fā)生變化。這時，該檢測頭具有變徑能力，能順利通過管線。
②要保證光纖光柵傳感器隨著管線的彎曲而彎曲，即保證兩者的彎曲變形同步和一致。
③實現(xiàn)緊貼管線內(nèi)壁的支撐作用，并保證傳感器與被測管線同心。
④該檢測頭由于與管線內(nèi)壁接觸，摩擦的產(chǎn)生不可避免，所以該檢測頭在設(shè)計上應(yīng)盡量減小摩擦力。
權(quán)利要求1.一種地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，包括一個柔彈性圓筒(6)，其特征在于有兩根光纖光柵(4、13)以互成90°方位粘貼在所述的柔彈性圓筒(6)外壁母線上，所述的柔彈性圓筒(6)的外壁上軸向均布套裝著定心變徑套環(huán)(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的柔彈性圓筒(6)為聚氨酯圓筒或橡膠圓筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的柔彈性圓筒(6)內(nèi)圓套裝著一根彈簧(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的兩根光纖光柵(4、13)與柔彈性圓筒(6)的粘貼結(jié)構(gòu)是在柔彈性圓筒(6)外壁上開有兩條互成90°方位的軸向圓弧形凹槽與兩根光纖光柵(4、13)相匹配，兩根光纖光柵(4、13)由環(huán)氧膠粘貼在該兩凹槽內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的定心變徑套環(huán)(2)的結(jié)構(gòu)是一個有開口(16)的彈性夾環(huán)片(8)通過其開口處的鎖緊螺釘(15)使其彈性收縮而夾緊于所述的柔彈性圓筒(6)的外壁上；彈性夾環(huán)片(8)的外圓上周向均布三個缺口(12)，每個缺口(12)內(nèi)設(shè)置一個變徑塊(9)；變徑塊(9)上有一個固定銷(17)與其兩側(cè)的兩塊夾板(14)上的腰孔穿孔(18)滑配，兩塊夾板(14)分別由兩只銷釘(19)固定在彈性夾環(huán)片(8)的兩側(cè)壁上；變徑塊(9)的內(nèi)底面與彈性夾環(huán)片(8)缺口(12)底面之間裝有兩個壓簧(11)；變徑塊(9)的外側(cè)為圓弧面，其上有2～3個圓形槽，每個圓形槽內(nèi)均滾動嵌裝著一個小鋼珠(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的彈性夾環(huán)片(8)為鋁質(zhì)片，所述的變徑塊(9)為鋁質(zhì)塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭，其特征在于所述的柔彈性圓筒(6)的兩端分列有外凸中心軸頭的端蓋(1、5)通過螺釘螺帽(7)與柔彈性圓筒(6)固定連接。
專利摘要本實用新型涉及一種地下管線檢測光纖光柵傳感器檢測頭。它包含一個柔彈性圓筒，兩根光纖光柵以互成90°方位粘貼在柔彈性圓筒外壁母線上，柔彈性圓筒的外壁上軸向均布套裝著定心變徑套環(huán)。本實用新型用于進(jìn)行非開挖地下管線探測時，能使光纖光柵由牽引機(jī)構(gòu)拖動檢測頭在被檢測管線內(nèi)移動，被測管道內(nèi)徑測量點上的曲率信息傳遞給光纖光柵，從而使檢測系統(tǒng)精確檢測出管道形狀。本檢測頭在獲取信息并傳輸時不受周圍環(huán)境的干擾和約束。
文檔編號G01B11/24GK2898766SQ200520048058
公開日2007年5月9日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者章亞男, 劉正, 沈林勇, 錢晉武, 李均瑤 申請人:上海大學(xué)