[發(fā)明專利]一種光纖光柵測力錨桿裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210015934.3
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN103207037A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟申慶;張恒;張杰;鄭煒;何唯平
• 申請（專利權(quán)）人: 上海啟鵬工程材料科技有限公司;深圳海川新材料科技有限公司;深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司;深圳海川工程科技有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光纖測力傳感器，尤其涉及一種光纖光柵測力錨桿裝置。

背景技術(shù)

在工程施工和巷道支護(hù)中，錨桿裝置的長期監(jiān)測一直是國內(nèi)外巖土工程、礦道支護(hù)建設(shè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)的測力錨桿裝置是在錨桿裝置兩側(cè)開槽，粘貼電阻應(yīng)變片，并通過觀察應(yīng)變片的阻值變化，對錨桿裝置受力狀況進(jìn)行分析，錨桿裝置需帶電工作，由于電傳感器自身存在的抗雷擊性能差，抗電磁干擾性能低，不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)纫蛩兀沟闷浯嬖诳煽啃圆睿瑴y量精度不高，傳輸距離短的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于增加測力錨桿裝置的可靠性、測量精度和傳輸距離。

要解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種光纖光柵測力錨桿裝置，包括光纖、桿梁、空心錨桿，所述光纖設(shè)置有至少一個光柵，所述光柵粘貼在桿梁上，所述桿梁穿設(shè)于空心錨桿，所述桿梁的一端設(shè)置有限位塊，所述限位塊卡在空心錨桿的一側(cè)，所述空心錨桿的另一側(cè)設(shè)置有緊固螺母和端螺母，所述緊固螺母和端螺母均與桿梁通過螺紋連接，所述空心錨桿通過焊接連接光纖座，所述光纖座通過螺紋連接光纖座蓋，所述光纖座蓋設(shè)置有光纖連接法蘭，所述光纖座蓋通過螺紋連接保護(hù)蓋，所述保護(hù)蓋上設(shè)置有光纖出口。

所述錨桿裝置內(nèi)部的光纖與外接光纖通過光纖連接法蘭對接。

所述光纖上設(shè)置有4個光柵。

所述的錨桿裝置還包括用于限制錨桿裝置不向巖層內(nèi)部移動的錨桿墊片和錨桿螺母，所述錨桿墊片套在空心錨桿上，所述錨桿螺母與空心錨桿通過螺紋連接。

所述限位塊的外徑大于空心錨桿的內(nèi)徑。

本發(fā)明的一種光纖光柵測力錨桿裝置，改變了傳統(tǒng)的電傳感器測力方法，將光纖光柵本身具有的抗雷擊性能好、抗電磁干擾強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于工程測力錨桿裝置中，增加了測力錨桿裝置的可靠性、測量精度和數(shù)據(jù)傳輸距離。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明一種光纖光柵測力錨桿裝置的整體剖面圖。

圖中標(biāo)注如下：保護(hù)蓋1，光纖座蓋2，法蘭固定板3，光纖座4，桿梁5，限位塊51，錨桿裝置螺母6，錨桿裝置墊片7，空心錨桿8，緊固螺母9，端螺母10，應(yīng)變光柵11，光纖12，光纖連接法蘭13，光纖出口14。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本實(shí)施例中，如圖1所示，錨桿裝置的主體部分包括光纖12、桿梁5、空心錨桿8，光纖12上設(shè)置有4個光柵11，每兩個光柵11的間距為500mm，每個光柵11粘貼在桿梁5上，桿梁5的一端為螺紋，另一端是限位塊51，限位塊51的外徑大于空心錨桿8的內(nèi)徑，將粘貼有光柵11的桿梁5穿過空心錨桿8，使限位塊51卡在空心錨桿8的一端，在空心錨桿8的另一端設(shè)置一個緊固螺母9和一個端螺母10，緊固螺母9和端螺母10均與桿梁5通過螺紋連接，在緊固螺母9、端螺母10和限位塊51的共同作用下，將桿梁5和空心錨桿8鎖緊為一體，光纖12沿桿梁5的螺紋端向限位塊51方向伸展，并且從限位塊51與空心錨桿8的連接處延伸出來，當(dāng)錨桿裝置受巖層的作用力時，桿梁5會產(chǎn)生形變，光柵11采集形變數(shù)據(jù)并通過光纖12傳輸。在其它實(shí)施例中，光纖12上還可以根據(jù)被測巖層的特點(diǎn)設(shè)置其他數(shù)量的光柵11；根據(jù)測力位置設(shè)置光柵11的位置和相鄰光柵11的間距。本發(fā)明是將光柵11、桿梁5和空心錨桿8緊固為一體，使光柵11能夠準(zhǔn)確的采集到巖層對錨桿裝置的作用力。

空心錨桿8的整個外表面呈螺紋結(jié)構(gòu)，在空心錨桿8與限位塊51的連接處，空心錨桿8通過焊接連接光纖座4，光纖座4通過螺紋連接光纖座蓋2，光纖座蓋2上設(shè)置有法蘭固定板3，法蘭固定板3上安裝光纖連接法蘭13，錨桿裝置內(nèi)置的光纖12插在光纖連接法蘭13中，光纖座蓋2通過螺紋連接保護(hù)蓋1，保護(hù)蓋1上設(shè)置有光纖出口14，外接光纖穿過光纖出口14并通過光纖連接法蘭13與光纖12對接，將光柵11采集到的形變數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饫w光柵信號分析儀，本發(fā)明中，錨桿裝置內(nèi)置光纖和外接的光纖通過法蘭連接，避免了因外接光纖被拉扯而導(dǎo)致內(nèi)部光纖的位置變化。

受巖層擠壓作用的影響，會產(chǎn)生錨桿裝置向巖層內(nèi)部移動的趨勢力，導(dǎo)致光柵11的測試位置偏移，本實(shí)施例中，空心錨桿8通過螺紋連接錨桿螺母6，當(dāng)空心錨桿8穿過錨桿墊片7插入巖層的預(yù)設(shè)測量位置時，旋擰錨桿螺母6，使錨桿墊片7貼緊巖層外壁，在錨桿螺母6、錨桿墊片7的共同作用下，克服了錨桿裝置向巖層內(nèi)部移動的趨勢力，避免因光柵11的測試位置偏移所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)偏差。

本發(fā)明的光纖光柵測力錨桿裝置，采用光柵采集錨桿裝置的形變數(shù)據(jù)，通過光纖將形變數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的光纖光柵信號分析儀，通過分析得到光纖光柵測力錨桿裝置的受力狀況，由于光纖本身所具有的抗雷擊性能好、抗電磁干擾強(qiáng)、可遠(yuǎn)距離測量的優(yōu)點(diǎn)，增加了本光纖光柵測力錨桿裝置的可靠性、測量精度和數(shù)據(jù)傳輸距離。