[實用新型]一種大量程光纖光柵位移傳感器

無效

• 申請號: 201020618205.3
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN201955064U
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 張鴻;劉優平;黎劍華;周院芳;熊茂東;萬寶安;常星宇;郭玉田;汪曉紅
• 申請（專利權）人: 張鴻;劉優平;黎劍華
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本實用新型涉及一種位移傳感器，具體地說是一種大量程光纖光柵位移傳感器，特別適用于高等級公路軟基沉降監測。

背景技術

軟土地基的形變和穩定是軟基筑路工程的兩個關鍵性的問題，也是軟基處理的主題，它們與土的應力、應變以及施工時加荷速率有著密切的關系。為了確保路基在施工過程中的安全穩定及準確預測工后沉降，應在工程全線選定具有代表性的特殊斷面和一般斷面進行軟基監測，定量測定地基的應力和應變系數，以便動態地控制加載速率，監控并指導全線路堤填筑的施工，并為控制各類土層的固結狀況和有效固結深度積累資料。因此對軟基進行監測是一項必不可少的關鍵性工作。

我國高速公路軟基監測當前主要采用埋入式沉降標、測斜儀、孔隙水壓計等進行監測，但是這些監測儀器的自動化程度及可靠性低、數據不及時、測量精度低，影響軟基監測的效果和工后沉降的預測，不利于信息化施工。

自1989年Meltz等人應用全息側寫技術成功制成光纖光柵以來，光纖光柵由于其優異性能，在傳感技術領域倍受青睞。光纖光柵是利用光纖材料的光敏性，通過紫外光曝光的方法將入射光相干場圖樣寫入纖芯，在纖芯內產生沿纖芯軸向的折射率周期性變化，從而形成永久性空間的相位光柵，其作用實質上是在纖芯內形成一個窄帶的(透射或反射)濾波器或反射鏡。當一束寬光譜光經過光纖光柵時，滿足光纖光柵布拉格條件的波長將產生反射，其余的波長透過光纖光柵繼續傳輸。

采用光纖光柵原理的位移計稱為光纖光柵位移計，簡稱FBG位移計(FBG是FiberBragg?Grating的縮寫，即光纖布拉格光柵)，FBG位移計有著監測靈敏度高、能實時在線監測軟基沉降等優點。但目前其監測的的缺陷在于其監測的量程很有限，國內如北京基康公司所生產的FBG位移計，量程在20cm以內，能滿足橋梁、隧道、大壩等領域的位移監測，而高等級公路軟基沉降值遠超出此量程，所以必須開發適合軟基沉降監測的大量程位移計來滿足監測要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于針對現有技術中存在的問題，提供一種應用光纖光柵技術制成的光纖光柵傳感器，本實用新型的光纖光柵傳感器可以滿足大量程位移監測的要求，同時又很好的利用來了光纖光柵在傳感技術領域的優異性能，從而解決了現有技術中FBG傳感器監測量程有限這一問題。

為了實現本實用新型的目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種大量程光纖光柵位移傳感器，包括套筒，位于套筒上方的沉降盤下表面與滑動連桿的上端固定連接，滑動連桿下端伸入套筒內，套筒內沿套筒軸線方向依次套裝兩個以上的FBG傳感器，所述兩個以上的FBG傳感器外部保護層的外徑與套筒的內徑相匹配，各FBG傳感器之間通過彈簧連接，位于套筒上部的第一FBG傳感器的外部保護層與套筒內壁緊固，位于第一FBG傳感器下方的各FBG傳感器的外部保護層與套筒的內壁均為滑動配合；第一FBG傳感器的頂端與滑動連桿的下端固定連接，位于套筒下部的第n?FBG傳感器的底端通過第n彈簧與剛性測桿的頂端固定連接，剛性測桿的底端伸出套筒的底部并與注漿錨頭固定連接，所述滑動連桿、各FBG傳感器、各彈簧、剛性測桿、注漿錨頭與套筒共軸線，所述沉降盤的上下表面與套筒的軸線垂直，各FBG傳感器通過光纜依次串接后與光纖光柵調解儀連接。

所述沉降盤為上下表面均為平面的圓形盤或橢圓形盤或平滑曲線盤。

所述沉降盤為直徑大于或等于50cm的圓盤。

所述FBG傳感器通過剛性金屬桿或金屬連接座與彈簧連接。

所述各彈簧的量程范圍為20-25cm。

所述各FBG傳感器的中心波長的差值均在1nm以上，各FBG傳感器為同廠家同型號FBG傳感器。

所述剛性測桿為多截連接桿。

所述套筒的內壁有潤滑涂層。

本實用新型的有益效果在于：

1、本實用新型中，由于將監測目標的位移量直接轉化于多個彈簧的伸縮，這可以減少加載到光纖光柵上的應變量，從而可以擴大光纖光柵位移傳感器的量程監測范圍，對于軟基表面較大位移的變化，可以準確的進行大量程的測量，靈敏度高，結構簡單。

2、可根據軟基沉降量的大小，選擇多個FBG傳感器進行串接封裝。

3、與常規的監測方式相比，采用本實用新型的位移傳感器得到的監測數據克服了常規監測的數據漂移較大的缺陷，監測數據的結果沒有出現數據的上下反復漂移，誤差數據少，監測數據穩定，精度高。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2為采用本實用新型進行監測得到的監測數據與常規沉降板監測數據曲線的比較。