CN202614434U - 光纤光栅锚杆测力传感器 - Google Patents
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Abstract
一种光纤光栅锚杆测力传感器。该传感器主要由受力弹性体、光纤光栅、锚杆连接筒、锚杆连接头、光缆固定基座、光缆连接头和保护光缆组成；所述的锚杆连接头一端与锚杆焊接固定，另一端通过所述的锚杆连接筒与受力弹性体螺纹连接固定,所述的受力弹性体表面有凹槽，光纤光栅粘贴于受力弹性体的此凹槽内，光纤光栅尾纤通过光缆连接头和光缆固定基座与保护光缆连接固定，保护光缆固定于光缆连接头；光缆连接头通过光缆固定基座固定在受力弹性体表面。在岩土防护工程现场施工时，可用锚杆连接筒和锚杆连接头将受力弹性体和光纤光栅与锚杆方便的连接在一起。本传感器可在施工现场直接安装，避免了施工现场在锚杆上粘贴光纤光栅的麻烦，安装方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤光栅锚杆测力传感器，是一种便于运输、现场组装及施工的一种新型锚杆测力传感器。属于光纤传感技术领域。
技术背景
在传统的岩土防护工程中，锚杆的受力监测常常采用电类传感器，然而锚杆工作在潮湿以及酸碱盐腐蚀的恶劣环境，对于传感器的防潮、防腐、防水等性能的要求很高。电类传感器在长期监测中不仅存在着抗干扰能力差、稳定性不好、寿命短等缺陷，而且不能进行串接使用，如果在一根锚杆上安装多个锚杆测力传感器时，必定需要很多的信号传输线，同时带来庞大的监测设备，给现场安装和监测带来很大不便。
光纤光栅传感器不怕潮湿、耐腐蚀、寿命长，多个传感器之间可以串接复用，在传感器数量达到一定规模的监测***中，避免占用大量的数据传输线路，同时也减少了大量的信号监测设备，在岩土防护工程安全监测***中具有其它类型传感器不可替代的作用，正逐步引起人们的广泛兴趣。但是，在岩土防护工程安全监测***中，光纤光栅传感还处在推广应用的初级阶段，在传感器制作和安装的技术和工艺上，还需要进一步的完善和发展。
南秋明等在锚固安全监测工程中将光纤光栅直接粘贴在锚杆上，（参看文献“贴片式FBG传感器在锚固工程中的应用”，来自学术期刊《科技信息》，2006（1））进行锚杆施工过程的受力监测。申请号为200710130126.0的中国专利申请“以新型锚杆为传感媒介的光纤光栅传感矿山安全检测技术”提出的锚杆受力监测方法，也是将光纤光栅直接粘贴在锚杆上。这种在锚杆上直接粘贴光纤光栅的方式有很多缺点：（1）将光纤光栅粘贴在一根长达数米或数十米的锚杆上，在运输、搬运及安装过程中光纤光栅极易损坏；（2）由于施工现场条件很差，在施工现场粘贴光纤光栅的测量结果可靠性不能保证。在专利号为“200920310115.5”的中国专利“一种可接式锚杆”中，提到使用光纤光栅监测锚杆拉力，但是，在该专利中并没有给出光纤光栅的使用方法。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供一种可便于组装和现场施工的光纤光栅锚杆测力传感器，可在岩土工程防护安全监测***中获得应用。
本实用新型的目的是通过如下技术方案达到的：
一种光纤光栅锚杆测力传感器，主要由受力弹性体、光纤光栅、锚杆连接筒、锚杆连接头、光缆固定基座、光缆连接头和保护光缆组成；所述的锚杆连接头一端与锚杆焊接固定，另一端通过所述的锚杆连接筒与受力弹性体螺纹连接固定,所述的受力弹性体表面有凹槽，光纤光栅粘贴于受力弹性体的表面凹槽内，光纤光栅尾纤通过光缆连接头和光缆固定基座与保护光缆连接固定，保护光缆固定于光缆连接头；光缆连接头通过光缆固定基座固定在受力弹性体表面。
本实用新型所述的受力弹性体为传感器的主要受力部件，当受到锚杆拉力作用时，将外界拉力转化为应变并作用于光纤光栅，光纤光栅受到应变作用反射光波长发生变化，光纤光栅的波长变化通过外接光纤光栅波长解调仪监测就可以感知锚杆受力。
受力弹性体为圆柱形结构。受力弹性体两端带有螺纹，用于与锚杆连接筒固定；受力弹性体表面有凹槽，凹槽两端各有一个光缆固定基座，用于固定保护光缆。
本实用新型的具有如下优点：
1、本光纤光栅锚杆测力传感器主要由受力弹性体与光纤光栅构成的传感器测力主体部分，和锚杆连接筒与锚杆连接头构成的传感器锚杆连接配件组成。在岩土防护工程现场施工时，可用锚杆连接配件将锚杆测力传感器的主体部分与锚杆方便的连接在一起。避免了施工现场直接在锚杆上粘贴光纤光栅的麻烦；
2、光纤光栅在锚杆测力传感器上得到了很好保护，不易折断，方便运输；传感器可在施工现场直接安装，安装方便。
附图说明
图1为光纤光栅锚杆测力传感器结构示意图。
图中：1-受力弹性体，2-光纤光栅，3-锚杆连接筒，4-锚杆连接头，5-光缆固定基座，6-光缆保护接头，7-保护光缆。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型的具体实施方式作进一步阐述。
本实用新型设计的光纤光栅锚杆测力传感器（如图1所示），主要由受力弹性体1、光纤光栅2、锚杆连接筒3、锚杆连接头4、光缆固定基座5、光缆连接头6和保护光缆7组成。受力弹性体1做为传感器的主要受力部件，它的两端通过锚杆连接筒3、锚杆连接头4与锚杆连接；锚杆连接头4一端与锚杆焊接固定，另一端带有外螺纹，用于与传感器的受力弹性体连接；锚杆连接筒3带有内螺纹，用它将焊接固定锚杆的锚杆连接头4与受力弹性体1连接在一起；受力弹性体1表面有凹槽，光纤光栅2粘贴在受力弹性体表面的凹槽中，其尾纤穿过光缆连接头6，与用保护光缆7连接；保护光缆7固定于光缆连接头6；光缆连接头6通过光缆固定基座5固定在受力弹性体表面。受力弹性体受到锚杆拉力作用时，将外界拉力转化为应变并作用于光纤光栅，光纤光栅受到应变作用反射光波长发生变化，光纤光栅的波长变化通过外接光纤光栅波长解调仪监测就可以感知锚杆受力。
制作方法是首先用环氧树脂胶黏剂将张拉的光纤光栅2封装在受力弹性体1的凹槽内，再将光纤光栅2的尾纤与保护光缆7连接后固定在光缆保护接头6上，光缆保护接头螺纹连接在光缆固定基座5上，光缆固定基座5通过螺丝固定在受力弹性体1上。在现场安装施工过程中，先将锚杆连接头4焊接在锚杆上，然后通过锚杆连接筒3与受力弹性体1螺旋固定在一起。
光纤光栅锚杆测力传感器的信号，通过保护光缆输送到由光纤光栅波长解调仪和计算机组成的监测***中，进行信号数据处理和存储。
Claims (2)
1.一种光纤光栅锚杆测力传感器，其特征在于，该传感器主要由受力弹性体（1）、光纤光栅（2）、锚杆连接筒（3）、锚杆连接头（4）、光缆固定基座（5）、光缆连接头（6）和保护光缆（7）组成；所述的锚杆连接头（4）一端与锚杆焊接固定，另一端通过锚杆连接筒（3)与受力弹性体（1）螺纹连接固定,受力弹性体(1)表面有凹槽，光纤光栅（2）粘贴于受力弹性体（1）的凹槽内，尾纤通过光缆连接头（6）和光缆固定基座（5）与保护光缆（7）连接固定，保护光缆（7）固定于光缆连接头（6）上；光缆连接头（6）通过光缆固定基座（5）固定在受力弹性体表面。
2.根据权利要求书1所述的光纤光栅锚杆测力传感器，其特征在于，所述的受力弹性体为圆柱形，两端带有螺纹，表面有凹槽，凹槽两端各有一个光缆固定基座（5）。
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