[發(fā)明專利]一種高精度光纖光柵位錯計

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710990970.4
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107655450A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫麗;徐自強(qiáng);張春巍;李闖;康奎久
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學(xué);沈陽優(yōu)易施建筑科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: G01C5/00
• 分類號: G01C5/00;G01D5/353
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 俞魯江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明基于光纖光柵技術(shù)，是一種對地下管廊沉降縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)相對沉降量進(jìn)行實時監(jiān)測的高精度光纖光柵位錯計，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近幾年，作為城市地下空間可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，將城市地下管線，如電力、通訊、燃?xì)狻⒔o水、排水、熱力、電視網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等集中設(shè)置于同一隧道空間中的地下管廊發(fā)展迅速。其具有現(xiàn)代化程度高、集約化水平高、便于協(xié)同維護(hù)集中管理的優(yōu)點。但由于其結(jié)構(gòu)縱向斷面較長，不可避免地會產(chǎn)生局部不均勻沉降，造成管線斷裂形成火災(zāi)甚至爆炸等災(zāi)害。對此，及時準(zhǔn)確地獲取地下管廊的局部不均勻沉降信息是十分重要的。通過對地下管廊沉降縫兩側(cè)相對沉降量的實時監(jiān)測，可以實現(xiàn)控制周圍地區(qū)開發(fā)時的基坑開挖速度與降水速度，對超限部位提前預(yù)警，避免引起管廊內(nèi)部管線破壞，預(yù)防事故。光纖光柵因具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕等特點，適用于地下復(fù)雜工程的長期健康監(jiān)測。因此，研發(fā)一種長期實時監(jiān)測地下管廊沉降縫兩側(cè)相對沉降狀態(tài)的高精度光纖光柵位錯計很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及一種滿足地下管廊與水壩長期實時監(jiān)測，性能穩(wěn)定、可靠、靈敏度高、抗電磁干擾，可用于監(jiān)測地下管廊與水壩壩體沉降縫兩側(cè)結(jié)構(gòu)相對沉降狀態(tài)的光纖光柵位錯計。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

一種高精度光纖光柵位錯計，包括：光纖光柵、光纖松套管、拉伸彈簧、滑動桿、定位片、護(hù)套、不銹鋼管、傳動桿；主體結(jié)構(gòu)采用管式串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在不銹鋼管內(nèi)左側(cè)安裝有滑動桿；滑動桿前端置于不銹鋼管外側(cè)，后端通過不銹鋼環(huán)與拉伸彈簧前端連接，拉伸彈簧后端與定位片連接；定位片與光纖光柵前端的尾纖粘接，光纖光柵后端的尾纖外套設(shè)有護(hù)套，護(hù)套外壁與不銹鋼管內(nèi)壁抵接；滑動桿前端通過一字型扣件固定在墻體上；不銹鋼管腰部外側(cè)通過固設(shè)的T型扣件與傳動桿前端連接，傳動桿后端通過一字型扣件固定在墻體上；光纖光柵為Bragg光柵。

拉伸彈簧、滑動桿、傳動桿與定位片的材質(zhì)均為304不銹鋼。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點和效果：

1.監(jiān)測精度高，封裝誤差對傳感器的影響小。本發(fā)明采用裸光纖光柵直接受力，自身產(chǎn)生應(yīng)變，進(jìn)而使得中心波長發(fā)生改變的方式實現(xiàn)位移的監(jiān)測，并沒有將光纖光柵粘貼在基體上。這樣一來充分利用了光纖光柵自身的形變能力，提高了監(jiān)測靈敏度。此外，該方式避免了粘貼過程中給光纖光柵造成初始變形，可顯著提高了傳感器的監(jiān)測精度。

2.測量精度可以調(diào)節(jié)。

由于本發(fā)明采用拉伸彈簧將相對位移轉(zhuǎn)化成彈力，施加在裸光纖光柵上，進(jìn)而使光纖光柵發(fā)生軸向變形，獲取到中心波長變化信號。對此，彈簧的剛度直接影響著光柵中心波長的變化量。通過選取不同剛度的彈簧，可以靈活的改變測量精度。

3.穩(wěn)定性好，制作成本低。本發(fā)明的封裝構(gòu)件材料為304不銹鋼與PVC混合料，造價低廉，制作簡單，穩(wěn)定性好，具有良好的抗腐蝕能力，可對光纖光柵起到良好的保護(hù)作用。

4.精致小巧，適用范圍廣；通過對固定方式進(jìn)行改造，可以適應(yīng)各類結(jié)構(gòu)與不同環(huán)境下相對沉降量監(jiān)測。本光纖光柵位錯計結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、穩(wěn)定性好、易于加工制造、靈敏度高、抗電磁干擾、抗腐蝕，具有較好的適用性和拓展性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正剖視圖。

圖2是本發(fā)明的三維圖剖視圖。

圖3是本發(fā)明的光纖光柵局部放大。

圖4是是本發(fā)明的產(chǎn)品組合圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受具體的實施例所限制，以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。另外，以不違背本發(fā)明技術(shù)方案的前提下，對本發(fā)明所作的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易實現(xiàn)的任何改動或改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。

圖1，2，3，4所示本發(fā)明的一種高精度光纖光柵位錯計，包括：光纖光柵、光纖松套管、拉伸彈簧、滑動桿、定位片、PVC護(hù)套、304精密不銹鋼管、傳動桿；

主體結(jié)構(gòu)采用管式串聯(lián)結(jié)構(gòu)，在不銹鋼管8內(nèi)左側(cè)安裝有滑動桿1，滑動桿1前端置于不銹鋼管8外側(cè)，后端通過不銹鋼環(huán)與拉伸彈簧2前端連接，拉伸彈簧2后端與定位片3連接；定位片3與光纖光柵5前端的尾纖4粘接，光纖光柵5后端的尾纖4外套設(shè)有護(hù)套6，護(hù)套6外壁與不銹鋼管8內(nèi)壁抵接；滑動桿1前端通過一字型扣件10固定在墻體上；

不銹鋼管8腰部外側(cè)通過固設(shè)的T型扣件11與傳動桿9前端連接，傳動桿9后端通過一字型扣件10固定在墻體上；光纖光柵為Bragg光柵。

拉伸彈簧、滑動桿、傳動桿與定位片的材質(zhì)均為304不銹鋼。