一種活塞式水銀光纖Bragg光柵傾角傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種活塞式水銀光纖Bragg光柵傾角傳感器，屬于光電子測量【技術(shù)領(lǐng)域】。本實(shí)用新型水銀填充滿水銀柱金屬殼內(nèi)，水銀通過傳壓活塞密閉于水銀柱金屬殼，水銀柱金屬殼由水銀柱支撐架固定在外殼內(nèi)，外殼焊接在底座上方，傳壓活塞下端連接傳力桿的上端，傳力桿的下端連接等強(qiáng)度懸臂梁的自由端，光纖Bragg光柵粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上下兩壁，等強(qiáng)度懸臂梁右端固定于懸臂梁支撐柱上，導(dǎo)出光纖通過光纖引出孔引出并與外接光纜相連接，光纖引出孔用環(huán)氧樹脂封閉，懸臂梁支撐柱焊接在外殼內(nèi)的底部。本實(shí)用新型具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力和耐腐蝕能力適用于對(duì)邊坡的長期監(jiān)測；結(jié)構(gòu)簡單，便于操作。
【專利說明】-種活塞式水銀光纖Bragg光柵傾角傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器，屬于光電子測量技 術(shù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國是一個(gè)多山的國家，山地約占全國總面積的2/3,是世界上滑坡頻繁的國家之 一。滑坡活動(dòng)與滑坡體的組成物質(zhì)、力學(xué)性能、形態(tài)、層狀、軟弱面、結(jié)構(gòu)面等因素有關(guān)，機(jī)制 較為復(fù)雜。
[0003] 邊坡內(nèi)部位移監(jiān)測一直是巖±工程界關(guān)注的重要課題。傳統(tǒng)的移動(dòng)式、固定式 傾角傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于邊坡內(nèi)部位移的監(jiān)測中，但傳統(tǒng)傾角傳感器存在較大的不足， 如數(shù)據(jù)采集儀器會(huì)出現(xiàn)漂移誤差，測斜儀導(dǎo)輪磨損、偏移等會(huì)帶來誤差?；钊剿y光纖 Bragg光柵傾角傳感器具有抗電磁干擾、動(dòng)態(tài)范圍寬、靈敏度高、便于組網(wǎng)、遠(yuǎn)距離和長期性 要求，可實(shí)現(xiàn)分布式測量等優(yōu)點(diǎn)，為解決上述關(guān)鍵問題提供了良好的技術(shù)手段。
[0004] 通過采用活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器對(duì)邊坡傾角進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測 時(shí)，需要考慮活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器的構(gòu)成，及如何安裝來實(shí)現(xiàn)測量時(shí)對(duì) 光纖的保護(hù)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型提供了一種活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器，W用于解決對(duì)邊 坡傾斜實(shí)時(shí)在線檢測時(shí)光纖Bragg光柵傾角傳感器的結(jié)構(gòu)、安裝的問題。
[0006] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是；一種活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器，包括水 銀柱金屬殼1、水銀2、水銀柱支撐架3、外殼4、光纖引出孔5、導(dǎo)出光纖6、傳壓活塞7、傳力 桿8、光纖化agg光柵9、等強(qiáng)度息臂梁10、息臂梁支撐柱11、底座12 ;其中水銀2填充滿水 銀柱金屬殼1內(nèi)，水銀2通過傳壓活塞7密閉于水銀柱金屬殼1，水銀柱金屬殼1由水銀柱 支撐架3固定在外殼4內(nèi)，外殼4焊接在底座12上方，傳壓活塞7下端連接傳力桿8的上 端，傳力桿8的下端連接等強(qiáng)度息臂梁10的自由端，光纖化agg光柵9粘貼在等強(qiáng)度息臂 梁10上下兩壁，等強(qiáng)度息臂梁10右端固定于息臂梁支撐柱11上，導(dǎo)出光纖6通過光纖引 出孔5引出并與外接光纜相連接，光纖引出孔5用環(huán)氧樹脂封閉，息臂梁支撐柱11焊接在 外殼4內(nèi)的底部。
[0007] 所述粘貼在等強(qiáng)度息臂梁10上下兩壁的兩根光纖化agg光柵應(yīng)采用同一型號(hào)的 光敏光纖制成。
[0008] 本實(shí)用新型的工作原理是：
[0009] 當(dāng)傾角傳感器所測對(duì)象的傾角發(fā)生變化時(shí)，水銀2在水銀柱金屬殼1內(nèi)的有效長 度(有效長度奇? COS 6)將發(fā)生改變，水銀2對(duì)傳壓活塞7的壓力將相應(yīng)改變，傳壓活塞7 通過傳力桿8把水銀的壓力傳遞給等強(qiáng)度息臂梁10自由端，帶動(dòng)粘貼在等強(qiáng)度息臂梁10 上下兩壁的光纖化agg光柵9拉伸和壓縮(上壁的光纖化agg光柵拉伸，下壁的光纖化agg 光柵壓縮)將被測對(duì)象傾角的檢測轉(zhuǎn)化為對(duì)光纖Bragg光柵波長的調(diào)制，光纖Bragg光柵9 的差動(dòng)式粘貼有助于抵消環(huán)境溫度的影響，光纖化agg光柵9的導(dǎo)出光纖6通過光纖引出 孔5引出并與外接光纜相連接，構(gòu)成活塞式水銀光纖化agg光柵傾角傳感器。
[0010] 本實(shí)用新型的數(shù)學(xué)模型分析如下：
[0011] 水銀2對(duì)傳壓活塞7所施加的壓強(qiáng)是：
[001引 P = C 芭S 幫 （1)
[0013] 式中，片為水銀的密度，g為重力系數(shù)，Z為水銀柱的長度，#為傳感器的傾斜角。
[0014] 傳壓活塞7通過傳力桿8傳遞給等強(qiáng)度息臂梁10自由端的壓力是：
[00巧]戶=戶? S (2)
[0016] 式中，S為傳壓活塞7和水銀2接觸面的面積。
[0017] 等強(qiáng)度息臂梁10各點(diǎn)的應(yīng)變?yōu)椋?br> [001 引 5=6-F-V巧-h^ -E) (3)
[0019] 式中，7為等強(qiáng)度息臂梁8的工作長度，A為等強(qiáng)度息臂梁10的厚度，公為等強(qiáng)度 息臂梁10固定端的寬度，i?為等強(qiáng)度息臂梁10的彈性模量。
[0020] 把（1) (2)式帶入（3)式得：
[0021]

【權(quán)利要求】
1. 一種活塞式水銀光纖Bragg光柵傾角傳感器，其特征在于：包括水銀柱金屬殼（I )、 水銀（2)、水銀柱支撐架（3)、外殼（4)、光纖引出孔（5)、導(dǎo)出光纖（6)、傳壓活塞（7)、傳力 桿（8)、光纖Bragg光柵（9)、等強(qiáng)度懸臂梁（10)、懸臂梁支撐柱（11)、底座（12);其中水銀 (2 )填充滿水銀柱金屬殼（1)內(nèi)，水銀（2 )通過傳壓活塞（7 )密閉于水銀柱金屬殼（1 )，水銀 柱金屬殼（1)由水銀柱支撐架（3)固定在外殼（4)內(nèi)，外殼（4)焊接在底座（12)上方，傳壓 活塞（7)下端連接傳力桿（8)的上端，傳力桿（8)的下端連接等強(qiáng)度懸臂梁（10)的自由端， 光纖Bragg光柵（9)粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁（10)上下兩壁，等強(qiáng)度懸臂梁（10)右端固定于懸 臂梁支撐柱（11)上，導(dǎo)出光纖（6)通過光纖引出孔（5)引出并與外接光纜相連接，光纖引出 孔（5 )用環(huán)氧樹脂封閉，懸臂梁支撐柱（11)焊接在外殼（4)內(nèi)的底部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞式水銀光纖Bragg光柵傾角傳感器，其特征在于：所述 粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁（10)上下兩壁的兩根光纖Bragg光柵應(yīng)采用同一型號(hào)的光敏光纖制 成。
【文檔編號(hào)】G01B11/26GK204128516SQ201420536958
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】謝濤, 李川, 李英娜, 趙振綱, 歐陽鑫, 劉愛蓮, 吳文兵 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)