[发明专利]一种用于深部软岩应力测量的光纤光栅式六向压力传感器

权利要求书

1.一种用于深部软岩应力测量的光纤光栅式六向压力传感器，包括实心球体(2)，其特征在于，实心球体(2)上半部设置有三个压力传感单元安装槽(4-2)，实心球体(2)下半部设置有三个压力传感单元安装槽(4-2)，实心球体(2)下半部还设置有圆柱形光纤槽(2-1-7)，压力传感单元安装槽(4-2)内设置有光纤光栅压力传感单元(3-0)，与光纤光栅压力传感单元(3-0)连接的光纤(3-4)沿开设在实心球体(2)外表面上的光纤走线槽(2-2-0)汇聚于圆柱形光纤槽(2-1-7)中，实心球体(2)外罩设有球形外壳(1)，球形外壳(1)上与圆柱形光纤槽(2-1-7)位置对应的部分开设有圆柱形出线孔(1-2-4)，球形外壳(1)上与压力传感单元安装槽(4-2)位置对应的部分开设有圆柱形安装孔(1-1-0)，

光纤光栅压力传感单元(3-0)包括压头(3-1)、密封环(3-2)、拱形梁式光纤光栅应变计(3-3)、底座垫圈(3-5)、第一圆垫片(3-6)和第二圆垫片(3-7)，第二圆垫片(3-7)设置在压力传感单元安装槽(4-2)槽底，第二圆垫片(3-7)上设置有底座垫圈(3-5)，底座垫圈(3-5)底部内壁设置有底座垫圈卡环(3-5-2)，第一圆垫片(3-6)卡设在底座垫圈卡环(3-5-2)内且放置在第二圆垫片(3-7)上，拱形梁式光纤光栅应变计(3-3)包括拱形梁中心拱(3-3-2)和设置在拱形梁中心拱(3-3-2)两端的拱形梁伸长端(3-3-1)，实心球体(2)外表面上位于压力传感单元安装槽(4-2)两侧的部分均开设有伸长端安装槽(4-1)，伸长端安装槽(4-1)与光纤走线槽(2-2-0)连通，拱形梁中心拱(3-3-2)位于底座垫圈(3-5)内，拱形梁中心拱(3-3-2)两端的拱形梁伸长端(3-3-1)分别嵌设在压力传感单元安装槽(4-2)两侧的伸长端安装槽(4-1)中，且拱形梁中心拱(3-3-2)两端的拱形梁伸长端(3-3-1)卡设在底座垫圈(3-5)上的底座垫圈卡槽(3-5-1)中，密封环(3-2)的外环面和底座垫圈(3-5)顶部的内环面通过螺纹连接，压头(3-1)一端贯穿密封环(3-2)与拱形梁中心拱(3-3-2)相抵，压头(3-1)另一端伸出圆柱形安装孔(1-1-0)，压头(3-1)伸出圆柱形安装孔(1-1-0)的一端的端面为传感面，压头(3-1)与拱形梁中心拱(3-3-2)相抵的一端设置有限位挡环(3-1-1)，开设在拱形梁中心拱(3-3-2)上的光纤安装刻槽(3-3-3)和开设在拱形梁伸长端(3-3-1)上的光纤安装刻槽(3-3-3)连通，光纤光栅的中部设置在拱形梁中心拱(3-3-2)的光纤安装刻槽(3-3-3)中，光纤光栅两端固定在拱形梁伸长端(3-3-1)上的光纤安装刻槽(3-3-3)内，与光纤光栅两端连接的光纤(3-4)通过光纤走线槽(2-2-0)汇聚于圆柱形光纤槽(2-1-7)中。

2.根据权利要求1所述的一种用于深部软岩应力测量的光纤光栅式六向压力传感器，其特征在于，所述的球形外壳(1)由第一半球形外壳(1-1)和第二半球形外壳(1-2)扣合而成。

3.根据权利要求1所述的一种用于深部软岩应力测量的光纤光栅式六向压力传感器，其特征在于，所述的实心球体(2)上半部设置的三个光纤光栅压力传感单元(3-0)的压头(3-1)的传感面的法线与水平面的夹角均为45度，且实心球体(2)上半部设置的三个光纤光栅压力传感单元(3-0)的压头(3-1)的传感面的法线在水平面上的投影直线之间的相邻夹角为60度；所述的实心球体(2)下半部设置的三个光纤光栅压力传感单元(3-0)的压头(3-1)的传感面的法线与水平面的夹角均为60度，且实心球体(2)下半部设置的三个光纤光栅压力传感单元(3-0)的压头(3-1)的传感面的法线在水平面上的投影直线之间的相邻夹角为60度。