[发明专利]一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤光栅位移测量技术领域，尤其是涉及一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器。

背景技术

基坑、边坡及隧道等工程施工风险高、影响范围大，为保证工程的顺利进行，需对工程本身及周围环境进行多项安全监控，从而为施工提供准确信息。其中，监控量测岩土体表层或深层的位移对认识岩土体的破坏机理，修正或改进岩土体计算模型，确保工程的安全可靠具有重要意义。

目前，基坑、边坡及隧道等工程中表层或深层岩土体位移的监测常采用机械式测量、电磁测量或光学测量等方法。机械式测量速度慢、精确度低；电磁测量易受电磁干扰；光学测量虽然精确度高，但受到光直线传播的约束，因此，不适合监测工程现场表层或深层岩土体位移的需求。

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器，该传感器具有易制作、测量范围大、测量精度高、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器件连接等优点，以克服现有技术存在的机械式测量速度慢、精确度低，电磁测量易受电磁干扰，光学测量受到光直线传播的约束等不足。

发明内容

本发明技术方案如下：该传感器包括壳体、悬臂梁、触头、基座、石墨滑槽、固定臂、传动轴、滑轮、回位弹簧、螺旋滑槽、应变光栅、温变光栅，所述的悬臂梁固定在基座上，基座分别通过石墨滑槽安装于固定臂上，固定臂焊接在壳体上；所述的悬臂梁上粘贴有温变光栅，悬臂梁上粘贴有应变光栅，光纤由密封堵头引入或引出；所述的滑轮固定于传动轴上，传动轴上设有回位弹簧、螺旋滑槽，传动轴两端通过滚动轴承固定在壳体上；所述的触头一端固定在悬臂梁端头，另一端与螺旋滑槽接触；所述的钢丝绳一端缠绕在滑轮上，另一端伸出壳体连接锚头，锚头上设有锚片。

所述的基座通过石墨滑槽可在固定臂上一定范围内轴向移动。

所述的悬臂梁上分别粘贴有温变光栅和应变光栅，且温变光栅、应变光栅在悬臂梁上的粘贴长度及粘贴位置均相同，光纤由密封堵头引入或引出。

所述的滑轮固定于传动轴上，传动轴上设有回位弹簧和螺旋滑槽，传动轴两端通过滚动轴承固定在壳体上，并采用密封片密封。

所述的触头一端固定在其中一个悬臂梁端头，另一端与螺旋滑槽接触。

所述的钢丝绳一端缠绕在滑轮上，另一端伸出壳体，连接着锚头，锚头上设有锚片。

作为优选，所述的悬臂梁为等截面悬臂梁。

作为优选，所述的基座、石墨滑槽、固定臂外观均为矩形，石墨滑槽嵌于基座内，固定臂嵌于石墨滑槽中心。

作为优选，所述的悬臂梁上粘贴光栅所用的粘贴剂为环氧树脂胶。

作为优选，所述的密封堵头、密封片均采用橡胶类弹性体材料。

作为优选，所述的滑轮直径约为传动轴直径的5~10倍。

作为优选，所述的螺旋滑槽的槽深按对数螺旋线渐变。

作为优选，所述的回位弹簧刚度数值上至少要小于岩土体抗剪强度的1%。

作为优选，所述的钢丝绳为不锈钢钢丝绳。

作为优选，所述的锚片为不锈钢制成，厚度约1mm左右，可弹性弯折。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

（1）结构简单，造价低；

（2）可用于各种基坑、边坡及隧道等现场工程位移监测，应用范围广；

（3）所测位置的位移经滑轮、悬臂梁二次缩小，测量范围大；

（4）所测位置的位移传递关系明确，测量精度可靠。

附图说明

附图1是本发明中光纤光栅传感器的俯视透视图；

附图2是本发明中光纤光栅传感器的仰视透视图；

附图3是本发明中光纤光栅传感器的侧视透视图。

图中标号：1为壳体、2为基座、3为悬臂梁、4为固定臂、5为光纤、6为光纤、7为固定臂、8为基座、9为悬臂梁、10为滑轮、11为回位弹簧、12为光纤、13为螺旋滑槽、14为光纤、15为钢丝绳、16为锚片、17为锚头、18为密封堵头、19为滚动轴承、20为传动轴、21为密封片、22为应变光栅、23为温变光栅、24为密封堵头、25为触头、26为石墨滑槽、27为石墨滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。