[实用新型]一种基于光纤光栅的煤矿顶板离层液压位移传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤传感技术，尤其是一种基于光纤光栅的煤矿巷道顶板离层位移传感器。

背景技术

矿井顶板离层监测是矿山灾害预测的重要项目，矿井冒顶围岩坍塌会导致矿井特大灾害，严重威胁矿山的生产安全。目前煤矿地层矿井井下巷道顶板围岩离层监测所涉及到的传感器主要是位移传感器，主要有电阻式位移传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器、光栅、磁栅、容栅位移传感器和磁滞伸缩位移传感器等。以上几种类型的传感器都存在本质安全问题，在矿井下高危高爆环境存在安全隐患，且存在测量精度低、无法实时定位等缺点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种安装便捷、测量精度高、使用寿命长、安全防爆的基于光纤光栅的煤矿顶板离层液压位移传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种基于光纤光栅的煤矿顶板离层液压位移传感器，其关键技术在于：其包括锚爪、顶板固定平台以及设于顶板固定平台下方的外壳；

所述外壳内设有液压缸体和光缆，所述液压缸体上部与顶板固定平台连接，所述液压缸体内从上到下依次设有活塞传动杆、小尺径活塞、大尺径活塞以及弹性膜片，所述小尺径活塞与大尺径活塞之间填充有液压油，所述大尺径活塞通过连接器与弹性膜片连接；所述活塞传杆通过钢丝与锚爪连接，所述弹性膜片下方设有位移传感用光纤光栅，所述外壳的侧壁上设有温度补偿用光纤光栅，所述主光纤一端为位于外壳外部的入纤，另一端为位于外壳外部的尾纤，所述位移传感用光纤光栅和温度补偿用光纤光栅用主光纤串接在一起。

所述连接器为用于传递力的金属连接柱。

还包括设于顶板固定平台上方深层探孔中的用于保护钢丝的保护套筒。

进一步的改进，还包括设于活塞传动杆与钢丝之间的张紧装置，所述张紧装置为花篮螺丝或其他弹性张紧装置。该张紧装置将活塞传动杆与钢丝连接更加紧固，以便于位移量的准确传递。

优选的，所述入纤、尾纤均为铠装光纤，入纤与光纤光栅网络分析仪相连接。这样可以实现监测点的准确定位，并可以实现准分布式巷道顶板离层位移监测。

优选的，所述保护套筒为PUC保护套筒。

优选的，所述位移传感用光纤光栅激光焊接于弹性膜片上，所述温度补偿用光纤光栅激光焊接于外壳侧壁上。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型通过液压活塞尺径的设计将相对较大的离层位移变化量转化为弹性膜片的相对较小的形变量，再利用光纤光栅的高灵敏度特性精确监测顶板离层位移量。并有由于采用了光纤光栅，其不仅测量精度高，且安全防爆，整体结构简单、安装便捷；进一步的结合光纤光栅网络分析仪，可以实现监测点的准确定位，并可以实现准分布式巷道顶板离层位移监测。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

其中，1、锚爪；2、钢丝；3、保护套筒；4、顶板固定平台；5、张紧装置；6、尾纤；7、温度补偿用光纤光栅；8、小尺径活塞；9、液压油；10、大尺径活塞；11、位移传感用光纤光栅；12、连接器；13、弹性膜片；14、外壳；15、液压缸体；16、活塞传动杆；17、入纤。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。