[實用新型]隧道掌子面前方探水感應裝置

無效

• 申請號: 200720030679.4
• 申請日: 2007-11-14
• 公開（公告）號: CN201096898Y
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 蔣奇;劉秋宏;蔣罕;苑洪偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01K11/32
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所
• 代理人: 王吉勇

技術領域

本實用新型涉及一種感應裝置，具體地說是一種隧道掌子面前方探水感應傳感器。

背景技術

我們知道，目前隧道施工掌子面前方水災害探測多數是利用紅外表面溫度測量，從掌子面巖體表面的溫度，推測濕度，間接知道前方水的情況，該技術探測掌子面前方水分布距離短，精度差，不準確。目前也有通過掌子面打孔后放入電磁溫度傳感器，但由于巖體孔內環境條件差，傳統的傳感器可靠性、抗干擾性，精確度等難以滿足實際工程需要。

發明內容

本實用新型為克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、使用方便、探測深度遠、可靠性高、準確的隧道掌子面前方探水感應傳感裝置。

本實用新型的目的是采用下述技術方案實現的：一種隧道掌子面前方探水感應裝置，包括外管和內管，所述的外管至少為一節，第一節外管內設有內管，內外管緊密結合，材料為傳熱性良好的同樣材料，第一節外管一端設有端蓋，內管外表面刻有槽，槽內敷設有多個光纖光柵溫度傳感器，多個光纖光柵溫度傳感器可串聯或并聯后經外管內光纖引出后與光信號解調處理裝置連接。

所述的外管為三節，且各節之間鉸接，可折疊。

所述的第一節外管一端開口，另一端封閉。

所述的內外管緊密配合，材料相同，可為鋼管或熱導效應良好的材料管。

本實用新型中的光信號解調處理裝置是現有的設備，在此不再贅述。

使用時，將多個外管拉直，帶內管的一端在前，插入隧道施工掌子面內打好的探測洞內，內管外表面的光纖光柵溫度傳感器即可感應到隧道掌子面前方較遠距離的巖體內溫度變化，并將光信號傳回信號解調處理裝置內，通過信號處理判斷即可確定掌子面前方巖體濕度變化和分布，從而間接判斷巖體內水分布和突水情況，以利于施工期間水災害監測。外管的長度和節數的多少可根據實際需要作相應的調整。本實用新型使用光纖傳感技術，抗干擾能力強，可靠性高，具有結構簡單、使用方便、判斷準確等優點。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖；

圖2是本實用新型的光纖光柵傳感器傳感光路圖；

圖3是本實用新型的光纖光柵傳感器中心波長與溫度的擬合曲線圖；

其中1.外管，2.內管，3.光纖光柵溫度傳感器，4.端蓋，5.入射光，6.反射光，7.透射光，8.光纖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。

圖1中，外管1為鉸接與一起的可折疊的三節，第一節外管1內設有相同材料(如銅或鋼等導熱好的材料)內管2，以利于溫度傳遞。第一節外管1右端開口，開口處設有端蓋4。內管2外表面槽上設有多個光纖光柵溫度傳感器3，光纖光柵溫度傳感器3可串聯或并聯后，光纖8從外管另一端引出后與光信號解調處理裝置連接。

使用時，將外管1拉直，帶內管2的一端在前，插入隧道施工掌子面內打好的探測洞內，內管2外表面的光纖光柵溫度傳感器即可感應到隧道掌子面前方巖體內溫度變化，并將光信號傳回信號解調處理裝置內，通過信號處理判斷即可確定掌子面前方巖體濕度變化和分布，從而間接判斷巖體內水分布和突水情況，以利于施工期間水災害監測。

該實用新型的光纖光柵采用布拉格光柵，是一種性能優異的窄帶反射濾波無源器件。當寬帶光波在布拉格光柵中傳輸時，入射光波將在相應的頻率上被反射回來，如圖2，其中，5表示入射光，6表示反射光，7表示透射光。根據光纖耦合模理論，當寬帶光在布拉格光柵中傳輸時，會產生模式耦合，滿足反射條件λ_B＝2n_effΛ的光被反射，其中n_eff為有效折射率，Λ為光柵周期，λ_B為反射中心波長。

光纖光柵周圍溫度場的變化對光柵周期和有效折射率均有影響，進而使得布拉格波長出現漂移。從物理本質看，外界溫度變化引起波長移位的原因主要有3個方面：光纖熱膨脹效應、光纖熱光效應及光纖內部熱應力引起的彈光效應。圖3為該設計探水感應光纖光柵傳感器在不同溫度下的中心波長的變化，可以看出溫度與中心波長的漂移線性度良好。