光纖光柵錨杆測力傳感器的製作方法

2023-05-20 00:28:11 2

專利名稱：光纖光柵錨杆測力傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種光纖光柵錨杆測カ傳感器，是ー種便於運輸、現場組裝及施工的ー種新型錨杆測カ傳感器。屬於光纖傳感技術領域。
背景技術：
在傳統的巖土防護工程中，錨杆的受カ監測常常採用電類傳感器，然而錨杆工作在潮溼以及酸鹼鹽腐蝕的惡劣環境，對於傳感器的防潮、防腐、防水等性能的要求很高。電類傳感器在長期監測中不僅存在著抗幹擾能力差、穩定性不好、壽命短等缺陷，而且不能進行串接使用，如果在ー根錨杆上安裝多個錨杆測カ傳感器時，必定需要很多的信號傳輸線，同時帶來龐大的監測設備，給現場安裝和監測帶來很大不便。光纖光柵傳感器不怕潮溼、耐腐蝕、壽命長，多個傳感器之間可以串接復用，在傳 感器數量達到一定規模的監測系統中，避免佔用大量的數據傳輸線路，同時也減少了大量的信號監測設備，在巖土防護工程安全監測系統中具有其它類型傳感器不可替代的作用，正逐步引起人們的廣泛興趣。但是，在巖土防護工程安全監測系統中，光纖光柵傳感還處在推廣應用的初級階段，在傳感器製作和安裝的技術和エ藝上，還需要進ー步的完善和發展。南秋明等在錨固安全監測工程中將光纖光柵直接粘貼在錨杆上，(參看文獻「貼片式FBG傳感器在錨固工程中的應用」，來自學術期刊《科技信息》，2006 (O)進行錨杆施エ過程的受カ監測。申請號為200710130126.0的中國專利申請「以新型錨杆為傳感媒介的光纖光柵傳感礦山安全檢測技木」提出的錨杆受カ監測方法，也是將光纖光柵直接粘貼在錨杆上。這種在錨杆上直接粘貼光纖光柵的方式有很多缺點(I)將光纖光柵粘貼在一根長達數米或數十米的錨杆上，在運輸、搬運及安裝過程中光纖光柵極易損壞；(2)由於施工現場條件很差，在施工現場粘貼光纖光柵的測量結果可靠性不能保證。在專利號為「200920310115. 5」的中國專利「一種可接式錨杆」中，提到使用光纖光柵監測錨杆拉力，但是，在該專利中並沒有給出光纖光柵的使用方法。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提供一種可便於組裝和現場施工的光纖光柵錨杆測カ傳感器，可在巖土工程防護安全監測系統中獲得應用。本實用新型的目的是通過如下技術方案達到的—種光纖光柵錨杆測カ傳感器，主要由受カ彈性體、光纖光柵、錨杆連接筒、錨杆連接頭、光纜固定基座、光纜連接頭和保護光纜組成；所述的錨杆連接頭一端與錨杆焊接固定，另一端通過所述的錨杆連接筒與受カ弾性體螺紋連接固定，所述的受力弾性體表面有凹槽，光纖光柵粘貼於受力弾性體的表面凹槽內，光纖光柵尾纖通過光纜連接頭和光纜固定基座與保護光纜連接固定，保護光纜固定於光纜連接頭；光纜連接頭通過光纜固定基座固定在受カ弾性體表面。本實用新型所述的受力弾性體為傳感器的主要受カ部件，當受到錨杆拉力作用時，將外界拉カ轉化為應變並作用於光纖光柵，光纖光柵受到應變作用反射光波長發生變化，光纖光柵的波長變化通過外接光纖光柵波長解調儀監測就可以感知錨杆受力。受カ弾性體為圓柱形結構。受カ弾性體兩端帶有螺紋，用幹與錨杆連接筒固定；受力弾性體表面有凹槽，凹槽兩端各有一個光纜固定基座，用於固定保護光纜。本實用新型的具有如下優點I、本光纖光柵錨杆測力傳感器主要由受カ弾性體與光纖光柵構成的傳感器測カ主體部分，和錨杆連接筒與錨杆連接頭構成的傳感器錨杆連接配件組成。在巖土防護工程現場施工時，可用錨杆連接配件將錨杆測カ傳感器的主體部分與錨杆方便的連接在一起。避免了施工現場直接在錨杆上粘貼光纖光柵的麻煩；2、光纖光柵在錨杆測力傳感器上得到了很好保護，不易折斷，方便運輸；傳感器可在施工現場直接安裝，安裝方便。·

圖I為光纖光柵錨杆測カ傳感器結構不意圖。圖中I-受カ弾性體，2-光纖光柵，3-錨杆連接筒，4-錨杆連接頭，5-光纜固定基座，6-光纜保護接頭，7-保護光纜。
具體實施方式
下面結合圖I對本實用新型的具體實施方式
作進ー步闡述。本實用新型設計的光纖光柵錨杆測力傳感器(如圖I所示)，主要由受カ弾性體I、光纖光柵2、錨杆連接筒3、錨杆連接頭4、光纜固定基座5、光纜連接頭6和保護光纜7組成。受カ弾性體I做為傳感器的主要受カ部件，它的兩端通過錨杆連接筒3、錨杆連接頭4與錨杆連接；錨杆連接頭4 一端與錨杆焊接固定，另一端帶有外螺紋，用幹與傳感器的受カ彈性體連接；錨杆連接筒3帶有內螺紋，用它將焊接固定錨杆的錨杆連接頭4與受カ弾性體I連接在一起；受力弾性體I表面有凹槽，光纖光柵2粘貼在受力弾性體表面的凹槽中，其尾纖穿過光纜連接頭6，與用保護光纜7連接；保護光纜7固定於光纜連接頭6 ;光纜連接頭6通過光纜固定基座5固定在受カ弾性體表面。受カ弾性體受到錨杆拉力作用時，將外界拉カ轉化為應變並作用於光纖光柵，光纖光柵受到應變作用反射光波長發生變化，光纖光柵的波長變化通過外接光纖光柵波長解調儀監測就可以感知錨杆受力。製作方法是首先用環氧樹脂膠黏劑將張拉的光纖光柵2封裝在受カ弾性體I的凹槽內，再將光纖光柵2的尾纖與保護光纜7連接後固定在光纜保護接頭6上，光纜保護接頭螺紋連接在光纜固定基座5上，光纜固定基座5通過螺絲固定在受カ弾性體I上。在現場安裝施工過程中，先將錨杆連接頭4焊接在錨杆上，然後通過錨杆連接筒3與受カ弾性體I螺旋固定在一起。光纖光柵錨杆測力傳感器的信號，通過保護光纜輸送到由光纖光柵波長解調儀和計算機組成的監測系統中，進行信號數據處理和存儲。
權利要求1.一種光纖光柵錨杆測力傳感器，其特徵在於，該傳感器主要由受力彈性體(I)、光纖光柵(2)、錨杆連接筒(3)、錨杆連接頭(4)、光纜固定基座(5)、光纜連接頭(6)和保護光纜(7)組成；所述的錨杆連接頭(4) 一端與錨杆焊接固定，另一端通過錨杆連接筒(3)與受力彈性體(I)螺紋連接固定，受力彈性體(I)表面有凹槽，光纖光柵(2)粘貼於受力彈性體(I)的凹槽內，尾纖通過光纜連接頭(6)和光纜固定基座(5)與保護光纜(7)連接固定，保護光纜(7)固定於光纜連接頭(6)上；光纜連接頭(6)通過光纜固定基座(5)固定在受力彈性體表面。
2.根據權利要求書I所述的光纖光柵錨杆測力傳感器，其特徵在於，所述的受力彈性體為圓柱形，兩端帶有螺紋，表面有凹槽，凹槽兩端各有一個光纜固定基座(5)。
專利摘要一種光纖光柵錨杆測力傳感器。該傳感器主要由受力彈性體、光纖光柵、錨杆連接筒、錨杆連接頭、光纜固定基座、光纜連接頭和保護光纜組成；所述的錨杆連接頭一端與錨杆焊接固定，另一端通過所述的錨杆連接筒與受力彈性體螺紋連接固定,所述的受力彈性體表面有凹槽，光纖光柵粘貼於受力彈性體的此凹槽內，光纖光柵尾纖通過光纜連接頭和光纜固定基座與保護光纜連接固定，保護光纜固定於光纜連接頭；光纜連接頭通過光纜固定基座固定在受力彈性體表面。在巖土防護工程現場施工時，可用錨杆連接筒和錨杆連接頭將受力彈性體和光纖光柵與錨杆方便的連接在一起。本傳感器可在施工現場直接安裝，避免了施工現場在錨杆上粘貼光纖光柵的麻煩，安裝方便。
文檔編號G01L1/24GK202614434SQ20122019105
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者張東生, 郭永興, 徐駿, 孟匯, 李楚根, 劉慧 申請人:武漢理工大學, 中鐵二院工程集團有限責任公司