[发明专利]二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法

说明书

本发明公开了一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，该传感器包括：薄壁方形筒、薄壁方形筒固定座、圆球、壳体、滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮和若干光纤光栅；壳体为底端开放的空心圆筒；薄壁方形筒与薄壁方形筒固定座固定连接，二者一起固定于壳体内；圆球为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒内；滚轮弹性支架的一端固定于壳体上，另一端与滚轮支架固定连接；滚轮支架用于安装滚轮；若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒的外壁面上，用于测量。本发明可实现边坡倾斜和突发振动的同时测量，可解决边坡安全信息监测不全面的问题，同时也解决了因监测后期测斜管弯曲造成的传感器不易取出、不能再次使用的问题。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，适用于倾斜和振动同时监测的环境。

背景技术

为了满足工程建设的需要，经常开挖山体，形成大量的边坡。边坡在遇到暴雨天气、融雪、海啸、附近施工振动的影响时容易产生滑坡。据不完全统计，每年我国都有重大的滑坡事故发生，造成大量的人员伤亡和财产损失，因此开展有效的边坡安全监测是非常有必要的。

在边坡安全监测中，测斜仪的使用最为普遍和广泛，传统的电测斜仪需要工作人员将电测斜仪放入到预先埋好的测斜管内，在获取监测数据时还需工作人员到现场将电测斜仪按照等高度的间隔提升测斜仪，每提升一次记录一次数据，通过后期的数据处理得出边坡的变形情况。这种传统的电测斜仪输出的是弱电信号，极易受到周围电磁场的影响而造成监测数据的不准确，获取监测数据时还需要人工现场操作，给工作人员的人身安全带来了隐患，不能实现实时的监测。不仅耗费大量的人力和物力，而且得到的监测数据还不是很准确。

公开号为“CN105953751A”的中国发明专利公开了一种分布式变形监测装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构，该传感器分别在一对等强度梁上粘贴光纤光栅，在等强度梁的下端固定重物块，当传感器发生倾斜时，重物块会带动悬臂梁发生形变，从而粘贴在悬臂梁上的光纤光栅就会产生相应的形变，中心波长就会变化，根据中心波长的变化来推出倾斜变化量。此外传感器的两侧还有导向凸起让传感器可以在测斜管中自由的滑动，但是在监测的后期，测斜管会因边坡的变形倾斜而发生弯曲，此时传感器的导向凸起就会卡在测斜管内导致使用后的传感器不能顺利提出。此外，在边坡的监测过程中，边坡也会发生整体的移动，而该传感器只能监测到边坡内部的变形倾斜，对于这种整体的边坡移动无法监测，因此不能实现及时、准确的报警。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，可实现边坡倾斜和突发振动的同时测量，可解决边坡安全信息监测不全面的问题，同时也解决了因监测后期测斜管弯曲造成的传感器不易取出、不能再次使用的问题。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，包括：薄壁方形筒、薄壁方形筒固定座、圆球、壳体、滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮和若干光纤光栅；所述壳体为底端开放的空心圆筒；所述薄壁方形筒与薄壁方形筒固定座固定连接，二者一起固定于壳体内；所述圆球为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒内；所述滚轮弹性支架是被折成一定角度的弹性薄片，其中一端固定于壳体上，另一端与滚轮支架固定连接；所述滚轮支架用于安装滚轮；所述若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒的外壁面上，用于测量。

优选地，所述滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮均为四个，一个滚轮弹性支架、一个滚轮支架和一个滚轮构成一组，四组分别位于壳体的上下端的两侧。

优选地，所述薄壁方形筒的上端设置有通孔，通过通孔实现与薄壁方形筒固定座的固定；在薄壁方形筒的4个侧面上端还设置有凹槽，用于光纤的引出。