[实用新型]一种基于光纤光栅的盾构机刀头磨损监测装置

说明书

本实用新型公开了一种基于光纤光栅的盾构机刀头磨损监测装置，包括激光光源，激光光源通过分光组件与多个并联的磨损监测传感器连接，所有磨损监测传感器通过光路组件与信号采集模块连接，在信号采集模块内设有光电探测器，通过通信系统与上位机主机连接。本实用新型将光纤光栅埋入陶瓷插芯内，陶瓷插芯封装于空心螺杆内，三者与盾构机刀头同时磨损，利用光纤光栅会因栅区长度缩短而导致功率下降的特性计算磨损量，并且为了提高磨损监测传感器的感应精度，采用在多根光纤上设置多个光栅且光栅按序交叠的结构，使多个光栅接力监测，每当一个光栅磨损至反射率较低的监测末位时，开始弃旧用新，启用下一只光栅进行监测，极大提高了磨损的监测精度。

技术领域

本实用新型属于盾构机设备领域，特别是一种基于光纤光栅的盾构机刀头磨损监测装置。

背景技术

随着经济社会以及科学技术的发展，地铁隧道等地下工程施工建设越来越多，其中盾构机作为地下施工建设的主要机械，发挥着巨大的作用。盾构机刀头磨损量的检测是关系到地下工程建设盾构施工效率以及安全性的关键问题。盾构机的掘进刀头是一种消耗型的器件，刀头的磨损情况受到盾构机掘进参数、地质、温度等多种因素的影响，因此磨损速率不定，无法得知刀具需要更换的准确时间。而刀具更换过早，会造成刀具的浪费以及由于更换刀具频率增加而带来的操作危险可能性的增大，同时也会降低施工建设的工作效率；如果更换刀具过晚，不但可能造成盾构机设备的损坏，还可能产生严重的人员伤亡施工事故，同时更换刀具也会增加盾构机设备的危险。传统的预置磨损块油压检测手段并不能准确且实时地获得刀头的磨损量，精度不够高，存在温度波动和机械振动等环境因素造成的DCF(色散补偿)的扰动。

发明内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于光纤光栅的盾构机刀头磨损监测装置，该装置能够准确地实时获知盾构机刀头的磨损量。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

所述基体是采用螺杆制成的。

所有光栅的中心反射波长按照序号从小到大依次递减。

所述激光光源为可调谐激光光源。

所述通信系统包括与所述信号采集模块连接的无线收发模块A和与所述无线收发模块A无线连接的无线收发模块B，所述无线收发模块B与上位机主机连接。

所述分光组件包括与所述激光光源连接的一个光纤耦合器、与所述光纤耦合器并联的多个环形器以及与多个所述环形器连接的一个光分线盒，在所述光分线盒上并联有多个所述磨损监测传感器；所述光路组件包括所述光分线盒以及与所述光分线盒连接的多个所述环形器，所有所述环形器与所述信号采集模块连接。

本实用新型具有的优点和积极效果是：将光纤光栅埋入陶瓷插芯内，陶瓷插芯封装于空心螺杆内，三者与盾构机刀头同时磨损，利用光纤光栅会因栅区长度缩短而导致功率下降的特性计算磨损量，并且为了提高磨损监测传感器的感应精度，采用在多根光纤上设置多个光栅且光栅按序交叠的结构，使多个光栅接力监测，每当一个光栅磨损至反射率较低的监测末位时，开始弃旧用新，启用下一只光栅进行监测，极大提高了磨损的监测精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的磨损监测传感器的结构示意图；

图3为本实用新型的磨损监测传感器的光栅排列示意图。

图中：1、激光光源；2、光纤耦合器；3、环形器；4、光分线盒；5、磨损监测传感器；5-1、基体；5-2、陶瓷插芯；5-3、纤芯；5-4、光栅；6、信号采集模块；7、无线收发模块A；8、无线收发模块B；9、上位机主机。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：