[發明專利]檢測錨桿錨固力的光纖光柵檢測系統裝置及檢測方法

無效

• 申請號: 201210314512.6
• 申請日: 2012-08-30
• 公開（公告）號: CN102798492A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 柴敬;李毅;王道成;張桂花
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 劉華

技術領域

本發明涉及對錨桿的錨固質量進行檢測和控制的檢測裝置，具體涉及通過光纖光柵對錨桿錨固質量進行檢測的一種檢測錨桿錨固力的光纖光柵檢測系統裝置及檢測方法。

背景技術

國內外地下或地上對洞室圍巖和邊坡的穩定，大量巷道、隧道、邊坡的穩定采用錨桿錨固圍巖，尤其是煤礦井下開采，需要在井下開掘大量巷道。據不完全統計，國有大中型煤礦每年新掘進的巷道總長度高達8000km?左右，80%以上是開掘在煤層中的巷道，保持巷道暢通與圍巖穩定對煤礦建設與安全生產具有重要意義。同時，冶金礦山、水利、鐵路、公路、國防等開挖的隧道，基本上都采用錨桿支護，是維護巷道穩定中最常用的一種主動支護方式，對巷道圍巖強度具有強化作用，可以顯著提高圍巖的穩定性，加之具有支護成本低、成巷速度快、經濟效益好等優點。

錨桿的錨固質量直接關系到洞室圍巖和邊坡的穩定，必須對錨桿的錨固質量進行檢測、控制。錨桿錨固質量的好壞不但跟錨桿的整體抗撥力有關，而且還跟各段的錨固力有關。只有確定出各個部段的錨固力，才能對錨桿的錨固質量作出正確的評價。同時，錨桿支護現代理念的動態信息法，也要求能夠迅速地將錨桿支護后的信息反饋給工作人員，以便工作人員可以及時的做出調整，指導往后的支護。

傳統的檢測手段比較多，主要有電阻應變計式、差動電阻應變計式、鋼弦式和液壓枕式等幾類傳感器，同時國內外有學者采用聲頻應力波檢測的方法和探地雷達，小波分析等方法。這些機電類敏感元器件已大量使用，并已有成熟的技術，尤其是電阻應變計的長期穩定性、溫度漂移、零點穩定和長距離傳輸問題得到較好的解決。但這些傳感器仍存在防潮、防水、抗干擾性能差，不能實現分布式測量等缺點，同時，還存在不能很好滿足工程的實時檢測需要，加之具有整個檢測過程周期較長、設備安裝極其繁瑣，無法對整個過程進行長期有效的檢測的缺陷。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單、安裝方便、檢測速度快，遠距離監控，重復使用、易于保護和維護，能夠對錨桿受力進行實時檢測，并能夠實現分布式測量的一種檢測錨桿錨固力的光纖光柵檢測系統裝置。

本發明的另一目的在于提供檢測方法。

為了克服現有技術的不足，本發明的技術方案是這樣解決的：一種檢測錨桿錨固力的光纖光柵檢測系統裝置包括螺母、錨桿測力計、光纖光柵錨桿測力計、承壓板、第一光纖光柵傳感器、筒體、第二光纖光柵傳感器、錨桿、第三光纖光柵傳感器、電阻應變儀、機算機、光纖光柵解調儀、彈性體、光纖引出線、第一光纖光柵、第二光纖光柵，本發明的特殊之處在于所述錨桿一端依次分別連接一個螺母、一個錨桿拉力機、一個光纖光柵錨桿測力計，所述光纖光柵錨桿測力計與承壓板連接，所述錨桿另一端穿過承壓板與筒體連接，所述筒體內腔依次分別與第一光纖光柵傳感器、第二光纖光柵傳感器，第三光纖光柵傳感器連接，所述光纖光柵錨桿測力計、光纖光柵傳感器一端通過光纖引出線與光纖光柵解調儀連接，所述光纖光柵解調儀與機算機連接，所述機算機與電阻應變儀連接，所述電阻應變儀另一端通過光纖引出線與光纖光柵傳感器另一端連接，所述光纖光柵傳感器一端面上連接有彈性體和光纖引出線，光纖光柵傳感器內腔設有第一光纖光柵和第二光纖光柵。

所述筒體內腔間隔置有至少3個光纖光柵傳感器。

所述光纖光傳感器為光纖光柵傳感器依次串聯連接構成1根線性陣列，其每根線性陣列并聯連接后至少構成三個陣列。?

4、—種所述的檢測系統裝置的檢測方法，按下述步驟進行：

（1）、光纖光柵解調儀內置的寬帶光源通過光纜施加光源給第三光纖光柵傳感器和光纖光柵錨桿測力計，第三光纖光柵傳感器和光纖光柵錨桿測力計返回的光信號由光纖光柵解調儀裝換成傳感器的波長值輸入給計算機，通過計算波長漂移量，將波長值轉換成錨桿端部的應力值；

（2）、準分布的第一光纖光柵傳感器、第二光纖光柵傳感器、第三光纖光柵傳感器通過不同光纖光柵的反射光波長????????????????????????????????????????????????、、，與錨索、錨桿沿各測量點相對應，分別感受錨索、錨桿沿線各分布測點的應力，使其反射光的波長發生改變，改變的反射光經傳輸光纖從測量現場傳出，由光纖光柵解調儀探測其波長的大小，通過計算波長漂移量，將波長值轉換成錨桿桿身的各個測點的應變大小及錨索、錨桿的應力分布狀態；