[发明专利]一种用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置

权利要求书

1.一种用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，包括光纤光栅出线管(1)、侧摩阻力感测单元(4)，所述光纤光栅出线管(1)连接于侧摩阻力感测单元(4)顶部，并在侧摩阻力感测单元(4)的底部依次连通有贯入阻力感测单元(8)和孔隙水压力感测单元(16)；

所述侧摩阻力感测单元(4)由第一门字梁及FBG感测裸纤构成，并置于第一内护筒(5)内侧，且所述第一内护筒(5)所在的外侧套设外固定套筒(6)，且侧摩阻力感测单元(4)所在的下方连接贯入阻力感测单元(8)；

所述外固定套筒(6)所在下方设置同径的摩擦套筒(13)，所述贯入阻力感测单元(8)位于外固定套筒(6)与摩擦套筒(13)连接处的中部位置，所述贯入阻力感测单元(8)所在外部套设内护管(10)，所在底部通过角度调节元件(12)与孔隙水压力感测单元(16)相连；

所述孔隙水压力感测单元(16)所在外部套设第二内护筒(15)，所在的内部为波纹管(14)，所述波纹管(14)底部连接头包裹有触头(19)，使所述触头(19)位于双端转接头(21)的空腔内接触连接并与外接连通，同时双端转接头(21)所在的底部套设连接贯入锥头(22)。

2.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述侧摩阻力感测单元(4)的顶部罩盖有顶端固定关节(3)，并在顶端固定关节(3)的顶部开设有进水孔(2)，所述进水孔(2)的一端部与外部连通，另一端部与孔隙水压力感测单元(16)位置所在的波纹管(14)内部腔体连通。

3.根据权利要求2所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述顶端固定关节(3)所在在的顶部还设置光纤光栅出线管(1)和出气孔(201)，并在所述光纤光栅出线管(1)内设置FBG感测光纤，用于传输数据。

4.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述侧摩阻力感测单元(4)与贯入阻力感测单元(8)的连接处位于外固定套筒(6)所在的中部位置。

5.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述孔隙水压力感测单元(16)由第二门字梁(16)和波纹管(14)构成，同时所述双端转接头(21)内部为空腔结构用于储水。

6.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述外固定套筒(6)与摩擦套筒(13)连接处设置有第一塑胶垫圈(9)，并在外固定套筒(6)内部设置用于支撑的凸起钢圈(7)，在所述摩擦套筒(13)内部设置凸起钢环(11)，使凸起钢圈(7)外侧与凸起钢环(11)内侧接触连接，传递侧摩阻力。

7.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述双端转接头(21)与孔隙水压力感测单元(16)连接处有第二塑胶垫圈(18)。

8.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述角度调节元件(12)所在的底部为球形，并与双端转接头(21)的空腔接触式连接。

9.根据权利要求1所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置，其特征在于，所述双端转接头(21)所在的上端部与第二内护管(15)相连，且贯入锥头(22)包裹在双端转接头(21)的外侧，同时位于贯入锥头(22)内侧填充有透水石(20)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的用于深海沉积物力学特性测量的光纤传感装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先从注水孔(2)向光纤传感装置内部注水，依次流经侧摩阻力感测单元(4)、阻力感测单元(8)，直至流经孔隙水压力感测单元(16)的波纹管(14)中并从底部流出；

S2、将住满水的光纤传感装置浸泡在水中，使透水石(20)充分饱水；

S3、将双端转接头(21)从第二内护管(15)的底部拧开，将双端转换头(21)的空腔中灌满水，用于排出孔隙水压力感测单元(16)中的气泡，随后重新安装第二内护管(15)；

S4、将光纤传感装置接上解调仪，调试光谱，且配置光纤传感参数并查看波长；

S5、将光纤传感装置接上探杆，在贯入前光纤传感装置静置，待波长稳定时，方可贯入。