光纖光柵位移計制造技術

本發明專利技術公開了一種光纖光柵位移計，該位移計包括錨爪、連接件、彈性件、傳感器、懸臂梁和殼體，上述殼體固定于頂板的底面，頂板上具有孔，該孔深入到巖體內部，所述錨爪固定于所述孔的基點處，所述錨爪通過所述連接件和所述彈性件連接于懸臂梁自由端，所述懸臂梁相對于自由端的另一端為固定端，所述固定端固定于殼體上，傳感器粘貼于懸臂梁上。本發明專利技術應用范圍廣泛，可以應用于各種隧道工程、地鐵工程頂板下沉量監測，且能夠保證測量的精度。

【技術實現步驟摘要】
光纖光柵位移計
本專利技術涉及一種位移測量裝置，特別是一種光纖光柵頂板離層位移計。
技術介紹
位移測量是工程領域經常遇到的技術問題，常見的測量儀器無法解決巷道內對頂板測量的精確度和實時測量的需要。
技術實現思路
本專利技術提出一種光纖光柵位移計，特別是一種光纖光柵頂板位移計，其能夠準確實時的測量頂板的位移。該光纖光柵頂板位移計包括錨爪1、2，連接件，彈性件2、5，傳感器8、11，懸臂梁7、10和殼體14。上述殼體14固定于頂板13的底面，頂板13為巖體，頂板13上具有孔，該孔深入到巖體內部，所述錨爪固定于所述孔的基點處，所述錨爪通過所述連接件和所述彈性件連接于懸臂梁7、10自由端，所述懸臂梁7、10相對于自由端的另一端為固定端，所述固定端固定于殼體14上，傳感器8、11粘貼于懸臂梁7、10上。優選的，所述孔具有兩個，深度較深的孔具有一深基點，深度較淺的孔具有一淺基點，所述錨爪1、2和所述懸臂梁7、10也分別相應具有兩個，一個錨爪1固定于深基點，另一個錨爪2固定于淺基點，兩個錨爪分別固定于懸臂梁7、10的自由端。優選的，所述懸臂梁7、10為等截面懸臂梁或等強度梁。優選的，所述彈性件2、5設置于殼體14內。優選的，所述彈性件2、5設置于殼體14外。優選的，所述連接件為剛性連接件。優選的，所述剛性連接件為鋼絲繩或鐵線。優選的，兩個所述懸臂梁7、10上下布置或布置于同一水平線上。優選的，所述錨爪為膨脹螺栓。優選的，所述傳感器8、11的一端與光纖連接，光纖與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀與計算機連接。本專利技術的優點：1.本專利技術應用范圍廣泛，可以應用于各種隧道工程、地鐵工程頂板下沉量監測；2.本專利技術中，懸臂梁梁在受力過程中作用點不變，在梁剛度較大的情況下，梁的撓度足夠小，對應的線性關系能得到很好的保證。在梁發生較小撓度情況下，保證線性關系。即保證了測量的精度。附圖說明附圖1光纖光柵定位儀附圖2光纖光柵傳感器1-錨爪2-彈簧3-鋼絲繩4-錨爪5-彈簧6-鋼絲繩7-懸臂梁8-傳感器9-固定端10-懸臂梁11-傳感器12-固定端13-頂板14-殼體15-光纖具體實施方式該光纖光柵頂板位移計包括錨爪1、2、鋼絲繩3、6、彈簧2、5、傳感器8、11、懸臂梁7、10和殼體14，上述殼體14固定于頂板13的底面，頂板13上為巖體，頂板13上具有孔，該孔深入到巖體內部，所述錨爪固定于所述孔的基點處，所述錨爪通過所述彈簧2、5和鋼絲繩連接于懸臂梁7、10自由端，所述懸臂梁7、10相對于自由端的另一端為固定端，所述固定端固定于殼體14上，傳感器8、11粘貼于懸臂梁7、10上。所述孔具有兩個，深度較深的孔具有一深基點，深度較淺的孔具有一淺基點，所述錨爪1、2和所述懸臂梁7、10也分別相應具有兩個，一個錨爪1固定于深基點，另一個錨爪2固定于淺基點，兩個錨爪分別固定于懸臂梁7、10的自由端。所述懸臂梁7、10為等截面懸臂梁或等強度梁。所述彈簧2、5設置于殼體14外。所述彈簧2、5也可以設置于殼體14內。兩個所述懸臂梁7、10上下布置，懸臂梁布置于同一水平線上。所述錨爪可以為膨脹螺栓等固定件。所述傳感器8、11的一端與光纖連接，光纖與光纖光柵解調儀連接，光纖光柵解調儀與計算機連接。頂板離層指示儀在發生離層時共分以下兩種情況，其具體的工作原理如下：1.淺基點錨爪4(即錨爪4不發生移動)以下發生離層，彈簧2和4均發生形變，故只需要通過任何一根彈簧拉伸量與波長變化對應關系，判斷出淺基點以下發生離層量δ。其頂板位移下層量δ與波長變化量ΔλB關系推導如下：當頂板下沉量為δ時，以固定點4以下發生位移為例，殼體14隨頂板13一起下沉位移量δ。錨爪1與彈簧2剛性連接，彈簧產生δ的拉伸量，即：F＝K*δK為彈簧彈性系數，F為彈簧形變后產生的外力。外力F作用于懸臂梁，使梁產生彎曲應變。根據懸臂梁的應力σ與外力關系F和梁長度L以及抗彎截面系數W關系為：σ＝F*L/W光纖光柵的應變ε與應力σ和彈模系數E關系為：ε＝σ/E所以ε＝F*L/(W*E)應而變與波長的關系由耦合模理論可知，光纖光柵的Bragg中心波長λB為：λB＝2neffΛneff-纖芯的有效折射率；Λ-光柵周期。可見光柵的Bragg中心波長隨纖芯的有效折射率和光柵周期變化而變化，而neff和Λ的改變與應變和溫度有關。應變通過彈光效應和長度改變影響neff和Λ。建立均勻軸向應變作用下光纖光柵應變傳感模型。均勻軸向應變ε是指對光纖光柵只受到拉伸或壓縮應變，則軸向應變可表示為回歸模型：波長漂移量ΔλB與應變ε對應的一元線性關系：ΔλB＝A*δ其中2.若淺基點4號錨爪以上(錨爪4與巖層一起朝下發生移動)、深基點1號錨爪以下(錨爪1號不動)某處發生離層，即彈簧5不發生形變，而彈簧2發生形變。相應的傳遞到7號懸臂梁不發生彎曲，而10號懸臂梁會產生彎曲而引起傳感器的波長變化，可以判斷淺基點以上、深基點以下發生離層量δ。固定點1、4之間發生位移，當頂板下沉量為δ時，殼體14隨頂板13一起下沉位移量δ推導方法與上述第一種情況相同。根據專利法的規定，已描述了優選的實施方式。然而，應該指出的是，也可實施除明確指出和說明以外的替代實施例。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光纖光柵位移計，其特征在于：該位移計包括錨爪（1、2）、連接件、彈性件（2、5）、傳感器（8、11）、懸臂梁（7、10）和殼體（14），上述殼體（14）固定于頂板（13）的底面，頂板（13）上具有孔，該孔深入到巖體內部，所述錨爪固定于所述孔的基點處，所述錨爪通過所述連接件和所述彈性件連接于懸臂梁（7、10）自由端，所述懸臂梁（7、10）相對于自由端的另一端為固定端，所述固定端固定于殼體（14）上，傳感器（8、11）粘貼于懸臂梁（7、10）上。

【技術特征摘要】
1.一種光纖光柵位移計，其特征在于：該位移計包括錨爪(1、4)、連接件、彈簧(2、5)、傳感器(8、11)、懸臂梁(7、10)和殼體(14)，上述殼體(14)固定于頂板(13)的底面，頂板(13)上具有孔，該孔深入到巖體內部，所述錨爪(1、4)固定于所述孔的基點處，所述錨爪通過所述連接件和所述彈簧連接于懸臂梁(7、10)自由端，所述懸臂梁(7、10)相對于自由端的另一端為固定端，所述固定端固定于殼體(14)上，傳感器(8、11)粘貼于懸臂梁(7、10)上；所述孔具有兩個，深度較深的孔具有一深基點，深度較淺的孔具有一淺基點，所述錨爪(1、4)和所述懸臂梁(7、10)也分別相應具有兩個，一個錨爪(1)固定于深基點，另一個錨爪(4)固定于淺基點，兩個錨爪分別固定于兩個懸臂梁(7、10)的自由端；所述懸臂梁(7、10)為等截面懸臂梁或等強度梁，并且兩個所述懸臂梁(7、10)上下布置或布置于同一水平線上；所述懸臂梁在受力過程中作用點不變，在懸臂梁剛度較大的情況下，懸臂梁的撓度足夠小；其中，如果淺基點錨爪(4)以下發生離層，彈簧(2、5)均...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖江，丁威，周虎，陳超，梁軍，陸陽，
申請(專利權)人：西安科技大學，
類型：發明
國別省市：