專利名稱：光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光電子測(cè)量工具，特別涉及一種基于光纖布拉格(FBG)光柵傳感 原理的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，主要應(yīng)用于橋梁伸縮縫位移監(jiān)測(cè)、橋梁阻尼 器伸縮位移監(jiān)測(cè)、道路路基沉降監(jiān)測(cè)、大壩位移監(jiān)測(cè)、隧道結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)等。
背景技術(shù)：
光纖光柵位移傳感器廣泛應(yīng)用于橋梁伸縮縫位移、橋梁阻尼器伸縮位移、道路路 基沉降、大壩位移監(jiān)測(cè)和隧道結(jié)構(gòu)位移等方面的監(jiān)測(cè)。在實(shí)際測(cè)量位移過程中，為提高監(jiān)測(cè) 的分辨率，需要在盡可能小的孔徑下面安裝盡可能多的傳感器，由于傳統(tǒng)的光纖布拉格光 柵位移傳感器每只傳感器對(duì)應(yīng)一套測(cè)桿和錨頭，所有的傳感器都是統(tǒng)一安裝在位于孔口的 基座中，往往需要大孔徑造孔。而且一般在一個(gè)孔內(nèi)基座中只能安裝幾套位移傳感器，換句 話說(shuō)就是其對(duì)圍巖位移監(jiān)測(cè)的分辨率相當(dāng)?shù)汀?br>
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種不受造孔孔徑限制，可以在一個(gè)較小 孔徑內(nèi)安裝更多傳感器，從而提高圍巖位移監(jiān)測(cè)的分辨率的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移 傳感器。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，包括相 互垂直的基座和空心鋼套管，空心鋼套管內(nèi)套有不銹鋼測(cè)桿，基座內(nèi)裝有懸臂梁，懸臂梁一 端與基座固定，另一懸臂端與不銹鋼測(cè)桿可移動(dòng)的連接，其特征在于所述串式多點(diǎn)位移傳 感器由若干個(gè)通過連接件首尾串聯(lián)的光柵位移傳感器軟連接而成，每個(gè)光柵位移傳感器在 其不銹鋼測(cè)桿的上端安裝金屬錨板。 所述不銹鋼測(cè)桿在其裝有金屬錨板一端的頂部通過彈簧連接帶有內(nèi)螺孔的上絲 扣；而在基座的底部也固定一帶有內(nèi)螺孔的下絲扣，相鄰兩個(gè)光柵位移傳感器通過法蘭將 上絲扣和下絲扣連接。 所述懸臂梁在其懸臂端通過上、下面安裝的彈簧分別與不銹鋼測(cè)桿的下端連接和 與基座底部固定，在懸臂梁同一位置的上下兩側(cè)均布置有光柵，光柵兩端的光纖經(jīng)基座端 面的穿孔引出至外部的分析儀。 所述空心鋼套管下端與基座固定，空心鋼套管上端與法蘭之間連有PVC保護(hù)管， 所述連接件位于保護(hù)管內(nèi)，金屬錨板的外緣在保護(hù)管的外面。 本實(shí)用新型的有益效果是通過多個(gè)光柵位移傳感器的首尾相連接方式，將多個(gè) 傳感器串聯(lián)形成真正的傳感器鏈路，其結(jié)構(gòu)形式不受基座孔徑大小的影響，可以通過光回 路擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)在一個(gè)預(yù)埋孔中安裝成千上萬(wàn)個(gè)傳感器，由于FBG測(cè)量精確的先天優(yōu)勢(shì)，可以 將孔中和各段位移完全表現(xiàn)出來(lái)，使得測(cè)孔中各段位移連續(xù)。 本位移計(jì)通過安裝在金屬錨板前彈簧自身的伸縮剔除掉上一段圍巖的影響，這樣 每只位移傳感器都是一個(gè)獨(dú)立的測(cè)孔單元，從而提高位移測(cè)量的準(zhǔn)確性，另本位移計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，可以很容易推廣使用。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2是圖1中光柵部分的局部放大圖。
具體實(shí)施方式如圖l所示，本實(shí)施例由10個(gè)(數(shù)量可根據(jù)預(yù)埋孔的深度而定)光柵位移傳感器 通過連接件首尾串聯(lián)軟連接而成，每個(gè)光柵位移傳感器都具有相互垂直的基座7和空心鋼 套管IO，空心套鋼管10內(nèi)套有不銹鋼測(cè)桿3，基座7內(nèi)裝有懸臂梁l，懸臂梁1 一端與基座 左側(cè)焊接，而其懸臂端與不銹鋼測(cè)桿3的下端通過彈簧11連接，該懸臂端的底部也用一個(gè) 彈簧11與基座的內(nèi)底板固定。本實(shí)施例的一個(gè)特點(diǎn)是在不銹鋼測(cè)桿3的上端安裝圓形的金 屬錨板2，不銹鋼測(cè)桿上端裝有彈簧ll，彈簧的另一端連接一個(gè)帶有內(nèi)螺孔的上絲扣6(外 形呈圓柱體)。在基座7的底部、不銹鋼測(cè)桿3軸線的延長(zhǎng)線上也固定安裝一個(gè)帶有內(nèi)螺孔 的下絲扣8 (外形呈圓柱體)，串聯(lián)連接時(shí)，先將單個(gè)光柵位移傳感器裝配好，再將上面一個(gè) 傳感器的下絲扣8與下面一個(gè)傳感器的上絲扣6通過一個(gè)法蘭12連接起來(lái)，該法蘭中間是 一個(gè)直徑略大的圓板，兩邊各是一個(gè)帶正反螺紋的圓柱體，圓柱體可與絲扣的內(nèi)螺孔旋緊 固定。 如圖2所示，本例在懸臂梁1同一位置的上下兩側(cè)均布置有光柵4，光柵兩端的光 纖9經(jīng)基座7端面的穿孔引出至外部的分析儀。 本實(shí)施例的另一特點(diǎn)是空心鋼套管10下端與基座7固定，空心鋼套管上端與法蘭 12之間套有PVC保護(hù)管5，所述連接件(包括彈簧、上絲扣、下絲扣和法蘭)以及金屬錨板 2都在保護(hù)管5的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，金屬錨板2的外緣穿過保護(hù)管露在外面。 當(dāng)圓形金屬錨板2受到圍巖拉伸、壓縮后帶動(dòng)不銹鋼測(cè)桿3發(fā)生位移，該位移作用 于懸臂梁1傳遞給光柵4，光柵的波長(zhǎng)變化再經(jīng)光纖9傳遞給外部的儀器讀取數(shù)據(jù)。彈簧 11使得各個(gè)位移傳感器保持獨(dú)立，PVC保護(hù)管5起到在注漿時(shí)彈簧和不銹鋼測(cè)桿不被漿液 粘結(jié)的保護(hù)作用。漿液固結(jié)后不會(huì)對(duì)儀器位移造成影響。 當(dāng)圍巖發(fā)生形變，圓形金屬錨板2受到拉伸、壓縮后帶動(dòng)不銹鋼測(cè)桿3發(fā)生位移， 聯(lián)動(dòng)懸臂梁1發(fā)生形變，作用于其上下表面布置的光柵4，使光柵4發(fā)生形變，引起光柵的波 長(zhǎng)變化，波長(zhǎng)變化量經(jīng)光纖9傳輸給外部的儀器。PVC保護(hù)管5起到在注漿時(shí)彈簧和不銹鋼 測(cè)桿不被漿液粘結(jié)的保護(hù)作用，漿液固結(jié)后不會(huì)對(duì)儀器位移造成影響。
權(quán)利要求一種光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，具有光柵位移傳感器，它括相互垂直的基座(7)和空心鋼套管(10)，空心鋼套管(10)內(nèi)套有不銹鋼測(cè)桿(3)，基座(7)內(nèi)裝有懸臂梁(1)，懸臂梁一端與基座固定，另一懸臂端與不銹鋼測(cè)桿(3)可移動(dòng)的連接，其特征在于所述串式多點(diǎn)位移傳感器由若干個(gè)通過連接件首尾串聯(lián)的光柵位移傳感器軟連接而成，每個(gè)光柵位移傳感器在其不銹鋼測(cè)桿(3)的上端安裝金屬錨板(2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于所述不 銹鋼測(cè)桿(3)在其裝有金屬錨板(2) —端的頂部通過彈簧(11)連接帶有內(nèi)螺孔的上絲扣 (6);而在基座(7)的底部也固定一帶有內(nèi)螺孔的下絲扣(8)，相鄰兩個(gè)光柵位移傳感器通 過法蘭(12)將上絲扣(6)和下絲扣(8)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于所 述懸臂梁(1)在其懸臂端通過上下面安裝的彈簧(11)分別與不銹鋼測(cè)桿(3)的下端連接 和與基座(7)底部固定，在懸臂梁(1)同一位置的上下兩側(cè)均布置有光柵(4)，光柵兩端的 光纖(9)經(jīng)基座(7)端面的穿孔引出至外部的分析儀。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于所 述空心鋼套管(10)下端與基座(7)固定，空心鋼套管上端與法蘭(12)之間連有PVC保護(hù) 管(5)，所述連接件位于保護(hù)管內(nèi)，金屬錨板(2)的外緣在保護(hù)管的外面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器，其特征在于所述空 心鋼套管(10)下端與基座(7)固定，空心鋼套管上端與法蘭(12)之間連有PVC保護(hù)管(5)， 所述連接件位于保護(hù)管內(nèi)，金屬錨板(2)的外緣在保護(hù)管的外面。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器。本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種不受造孔孔徑限制，可以在一個(gè)較小孔徑內(nèi)安裝更多傳感器，從而提高圍巖位移監(jiān)測(cè)的分辨率的光纖布拉格光柵串式多點(diǎn)位移傳感器。解決該問題的技術(shù)方案是所述串式多點(diǎn)位移傳感器由若干個(gè)通過連接件首尾串聯(lián)的光柵位移傳感器軟連接而成，每個(gè)光柵位移傳感器在其不銹鋼測(cè)桿的上端安裝金屬錨板。本實(shí)用新型主要應(yīng)用于橋梁伸縮縫位移監(jiān)測(cè)、橋梁阻尼器伸縮位移監(jiān)測(cè)、道路路基沉降監(jiān)測(cè)、大壩位移監(jiān)測(cè)、隧道結(jié)構(gòu)位移監(jiān)測(cè)等。
文檔編號(hào)G01B11/02GK201517920SQ200920198289
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者張春生, 張晨, 楊東升, 王小清, 陳文華, 陳祥榮 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院;浙江華東工程科技發(fā)展有限公司;杭州華東工程檢測(cè)技術(shù)有限公司