[發明專利]一種用于深部軟巖應力測量的光纖光柵式六向壓力傳感器

有效

• 申請號: 201710490387.7
• 申請日: 2017-06-25
• 公開（公告）號: CN107063525B
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 朱元廣;劉泉聲;蘇興矩;郭建偉;楊戰標;劉濱;紀杰;盧興利
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所42001
• 代理人: 李鵬,王敏鋒

1.一種用于深部軟巖應力測量的光纖光柵式六向壓力傳感器，包括實心球體(2)，其特征在于，實心球體(2)上半部設置有三個壓力傳感單元安裝槽(4-2)，實心球體(2)下半部設置有三個壓力傳感單元安裝槽(4-2)，實心球體(2)下半部還設置有圓柱形光纖槽(2-1-7)，壓力傳感單元安裝槽(4-2)內設置有光纖光柵壓力傳感單元(3-0)，與光纖光柵壓力傳感單元(3-0)連接的光纖(3-4)沿開設在實心球體(2)外表面上的光纖走線槽(2-2-0)匯聚于圓柱形光纖槽(2-1-7)中，實心球體(2)外罩設有球形外殼(1)，球形外殼(1)上與圓柱形光纖槽(2-1-7)位置對應的部分開設有圓柱形出線孔(1-2-4)，球形外殼(1)上與壓力傳感單元安裝槽(4-2)位置對應的部分開設有圓柱形安裝孔(1-1-0)，

光纖光柵壓力傳感單元(3-0)包括壓頭(3-1)、密封環(3-2)、拱形梁式光纖光柵應變計(3-3)、底座墊圈(3-5)、第一圓墊片(3-6)和第二圓墊片(3-7)，第二圓墊片(3-7)設置在壓力傳感單元安裝槽(4-2)槽底，第二圓墊片(3-7)上設置有底座墊圈(3-5)，底座墊圈(3-5)底部內壁設置有底座墊圈卡環(3-5-2)，第一圓墊片(3-6)卡設在底座墊圈卡環(3-5-2)內且放置在第二圓墊片(3-7)上，拱形梁式光纖光柵應變計(3-3)包括拱形梁中心拱(3-3-2)和設置在拱形梁中心拱(3-3-2)兩端的拱形梁伸長端(3-3-1)，實心球體(2)外表面上位于壓力傳感單元安裝槽(4-2)兩側的部分均開設有伸長端安裝槽(4-1)，伸長端安裝槽(4-1)與光纖走線槽(2-2-0)連通，拱形梁中心拱(3-3-2)位于底座墊圈(3-5)內，拱形梁中心拱(3-3-2)兩端的拱形梁伸長端(3-3-1)分別嵌設在壓力傳感單元安裝槽(4-2)兩側的伸長端安裝槽(4-1)中，且拱形梁中心拱(3-3-2)兩端的拱形梁伸長端(3-3-1)卡設在底座墊圈(3-5)上的底座墊圈卡槽(3-5-1)中，密封環(3-2)的外環面和底座墊圈(3-5)頂部的內環面通過螺紋連接，壓頭(3-1)一端貫穿密封環(3-2)與拱形梁中心拱(3-3-2)相抵，壓頭(3-1)另一端伸出圓柱形安裝孔(1-1-0)，壓頭(3-1)伸出圓柱形安裝孔(1-1-0)的一端的端面為傳感面，壓頭(3-1)與拱形梁中心拱(3-3-2)相抵的一端設置有限位擋環(3-1-1)，開設在拱形梁中心拱(3-3-2)上的光纖安裝刻槽(3-3-3)和開設在拱形梁伸長端(3-3-1)上的光纖安裝刻槽(3-3-3)連通，光纖光柵的中部設置在拱形梁中心拱(3-3-2)的光纖安裝刻槽(3-3-3)中，光纖光柵兩端固定在拱形梁伸長端(3-3-1)上的光纖安裝刻槽(3-3-3)內，與光纖光柵兩端連接的光纖(3-4)通過光纖走線槽(2-2-0)匯聚于圓柱形光纖槽(2-1-7)中。

2.根據權利要求1所述的一種用于深部軟巖應力測量的光纖光柵式六向壓力傳感器，其特征在于，所述的球形外殼(1)由第一半球形外殼(1-1)和第二半球形外殼(1-2)扣合而成。

3.根據權利要求1所述的一種用于深部軟巖應力測量的光纖光柵式六向壓力傳感器，其特征在于，所述的實心球體(2)上半部設置的三個光纖光柵壓力傳感單元(3-0)的壓頭(3-1)的傳感面的法線與水平面的夾角均為45度，且實心球體(2)上半部設置的三個光纖光柵壓力傳感單元(3-0)的壓頭(3-1)的傳感面的法線在水平面上的投影直線之間的相鄰夾角為60度；所述的實心球體(2)下半部設置的三個光纖光柵壓力傳感單元(3-0)的壓頭(3-1)的傳感面的法線與水平面的夾角均為60度，且實心球體(2)下半部設置的三個光纖光柵壓力傳感單元(3-0)的壓頭(3-1)的傳感面的法線在水平面上的投影直線之間的相鄰夾角為60度。