[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

摘要

本发明公开了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，实心球体上设置有六个压力传感单元安装槽和一个圆柱形光纤槽，压力传感单元安装槽内设置有光纤光栅压力传感单元，与光纤光栅压力传感单元连接的光纤沿开设在实心球体外表面上的光纤走线槽汇聚于圆柱形光纤槽中，实心球体外罩设有球形外壳，球形外壳上与圆柱形光纤槽位置对应的部分开设有圆柱形出线孔，球形外壳上与压力传感单元安装槽位置对应的部分开设有圆柱形安装孔。本发明适用于深部软岩地应力测量，基于光信号传输的工作特征，具有满足深部煤矿应力监测的本质安全要求的优势，且不受电磁干扰，长期稳定性好，能够实现岩体应力状态的实时监测。

主权项

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。