[發(fā)明專利]用于煤層瓦斯動態(tài)壓力測量的光纖傳感陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810221462.4
• 申請日: 2018-03-17
• 公開（公告）號: CN108444637B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張登攀;張明軍;朱紅麗;陳春朝;鄭艷
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02
• 代理公司: 鄭州萬創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41135
• 代理人: 李伊寧

1.用于煤層瓦斯動態(tài)壓力測量的光纖傳感陣列，其特征在于：包括測量光源裝置、多通道轉(zhuǎn)換耦合裝置、光纜和多組光纖傳感器組；測量光源裝置，用于產(chǎn)生指定帶寬的激光信號；多通道轉(zhuǎn)換耦合裝置包括控制電路和掃描耦合光學(xué)系統(tǒng)；每組光纖傳感器組均由若干個分別設(shè)置在煤層上所開設(shè)的瓦斯壓力探測孔內(nèi)的光纖傳感裝置組成；多組光纖傳感器組以行或列的方式分布；多組光纖傳感器組均通過光纖陶瓷準(zhǔn)直接頭連接掃描耦合光學(xué)系統(tǒng)；

光纖傳感裝置包括光纖傳感單元和煤層瓦斯壓力取樣單元，煤層瓦斯壓力取樣單元用于采集煤層探測點(diǎn)的瓦斯壓力信號，光纖傳感單元用于將瓦斯壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣鈱W(xué)測量信號；

光纖傳感單元包括設(shè)置有中空腔體的殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有彈性金屬板將中空腔體分為上部的彈簧容置腔和下部的瓦斯容置腔，光纖依次穿過殼體的上面板、彈性金屬板和殼體的下面板，且位于殼體外側(cè)的光纖上均套設(shè)有鎧裝電纜機(jī)械保護(hù)層，位于彈簧容置腔內(nèi)的光纖帶有布拉格光柵段，彈簧容置腔內(nèi)設(shè)置有彈簧，且彈簧的下端與彈性金屬板連接，彈簧的上端設(shè)置有精密螺紋且通過精密螺紋與殼體的上面板螺紋連接，彈簧的上下兩端還分別與位于彈簧容置腔內(nèi)的光纖的上下兩端端部連接；位于彈簧容置腔內(nèi)的光纖和彈簧均處于拉伸狀態(tài)，殼體的下部還設(shè)置有與瓦斯容置腔導(dǎo)通的煤層瓦斯壓力取樣單元連接結(jié)構(gòu)；

煤層瓦斯壓力取樣單元采用組合式導(dǎo)氣管路，組合式導(dǎo)氣管路包括導(dǎo)氣管路起始段、若干個中間延伸段和導(dǎo)氣管路末段，導(dǎo)氣管路起始段的前端設(shè)置有光纖傳感單元連接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)氣管路起始段外表面設(shè)置有自張式密封結(jié)構(gòu)，導(dǎo)氣管路起始段的后端設(shè)置有中間延伸段前連接結(jié)構(gòu)，中間延伸段的前端均設(shè)置有中間延伸段后連接結(jié)構(gòu)，中間延伸段的后端均設(shè)置有中間延伸段前連接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)氣管路末段的前端設(shè)置有中間延伸段后連接結(jié)構(gòu)，導(dǎo)氣管路末段的周向上設(shè)置有若干個導(dǎo)氣孔，中間延伸段前連接結(jié)構(gòu)與中間延伸段后連接結(jié)構(gòu)相匹配，導(dǎo)氣管路起始段、若干個中間延伸段和導(dǎo)氣管路末段可拆卸連接；導(dǎo)氣孔均勻設(shè)置或隨機(jī)設(shè)置；

自張式密封結(jié)構(gòu)包括錐面導(dǎo)推機(jī)構(gòu)、托架支撐件、密封盤組件、密封盤固定托架和橡膠密封圈；

托架支撐件套設(shè)在導(dǎo)氣管路起始段上，托架支撐件包括管狀的套管及與套管同軸設(shè)置且連接的環(huán)形支撐盤，環(huán)形支撐盤的前表面沿圓周方向均勻設(shè)置有四個支桿，四個支桿均與導(dǎo)氣管路的軸線平行，密封盤固定托架的后表面通過四個支桿與托架支撐件固定；密封盤固定托架為圓環(huán)狀，密封盤固定托架的前表面沿圓周方向均勻設(shè)置有四個密封盤子件滑動連接結(jié)構(gòu)，密封盤組件包括四個相同的密封盤子件，每個密封盤子件均為弧度大于π/2的扇環(huán)，每個密封盤子件均通過對應(yīng)密封盤子件滑動連接結(jié)構(gòu)與密封盤固定托架滑動連接，且每個密封盤子件的運(yùn)動軌跡均位于每個密封盤子件的徑向；錐面導(dǎo)推機(jī)構(gòu)采用圓臺形的推導(dǎo)塊，且圓臺形的推導(dǎo)塊的前表面的直徑大于后表面的直徑，推導(dǎo)塊沿上同軸設(shè)置有貫穿推導(dǎo)塊前表面和后表面的導(dǎo)氣管路容置圓孔，導(dǎo)氣管路容置圓孔的內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)螺紋，導(dǎo)氣管路起始段外表面設(shè)置有外螺紋，錐面導(dǎo)推機(jī)構(gòu)通過螺紋設(shè)置在導(dǎo)氣管路起始段外表面；導(dǎo)氣管路容置圓孔外側(cè)的推導(dǎo)塊前表面上還向前延伸形成旋緊部；密封盤固定托架后表面還設(shè)置有橡膠密封圈，橡膠密封圈的后表面固定在環(huán)形支撐盤的四個支桿前端，橡膠密封圈的內(nèi)徑小于推導(dǎo)塊的前表面的直徑且大于后表面的直徑，橡膠密封圈的外徑大于瓦斯壓力探測孔的內(nèi)徑；四個密封盤子件沿對應(yīng)密封盤子件滑動連接結(jié)構(gòu)向外運(yùn)動至最大位置時組成圓環(huán)形，且四個密封盤子件所組成圓環(huán)形的內(nèi)圓圓周面與圓臺形的推導(dǎo)塊的側(cè)表面接觸，橡膠密封圈套設(shè)在圓臺形的推導(dǎo)塊的側(cè)表面上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于煤層瓦斯動態(tài)壓力測量的光纖傳感陣列，其特征在于：彈簧兩端與帶有布拉格光柵段的光纖采用粘貼緊固的方式進(jìn)行固定，彈簧的上端通過精密螺紋與殼體的上面板螺紋連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于煤層瓦斯動態(tài)壓力測量的光纖傳感陣列，其特征在于：煤層瓦斯壓力取樣單元連接結(jié)構(gòu)采用設(shè)置有外螺紋的連接桿，光纖傳感單元連接結(jié)構(gòu)采用設(shè)置有內(nèi)螺紋的螺紋套；中間延伸段前連接結(jié)構(gòu)采用連接栓，中間延伸段后連接結(jié)構(gòu)采用“U”型連接槽。