[發(fā)明專利]一種基于光纖光柵測量的一孔多點式應(yīng)力與位移監(jiān)測系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911041248.1
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110763380B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張寧博;趙善坤;鄧志剛;王建達(dá);秦凱;李宏艷;呂坤;李海濤;孔令海;董怡靜
• 申請（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: G01L1/24
• 分類號: G01L1/24;G01B11/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅嵐

1.一種基于光纖光柵測量的一孔多點式應(yīng)力與位移監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括應(yīng)力計、位移計、數(shù)據(jù)解調(diào)儀、數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)和光纜，所述應(yīng)力計包括承壓包體、剛性連接桿、安裝插頭、油管、壓力光柵傳感器和尾纖；其中，所述應(yīng)力計是一孔多點式光纖光柵應(yīng)力計，具有2個及以上的承壓包體，每個承壓包體獨立連接有油管，油管和壓力光柵傳感器相連，承壓包體之間通過剛性連接桿連接，壓力光柵傳感器和尾纖相連；其承壓部分，由承壓包體和油管構(gòu)成，用于承載來自煤體的變化壓力；安裝部分由剛性連接桿、安裝插頭和安裝桿構(gòu)成，剛性連接桿連接承壓包體、安裝插頭設(shè)置在最后送入鉆孔的承壓包體末端，用于連接安裝桿，安裝桿將承壓包體等部件導(dǎo)入鉆孔，將應(yīng)力計的承壓部分送入指定的深度；測壓部分由光纖光柵傳感器和尾纖構(gòu)成，用于將壓力信息轉(zhuǎn)換成光譜信息；所述位移計包括錨爪、鋼絲繩、保護(hù)套管、保護(hù)罩和尾纖，所述保護(hù)罩內(nèi)設(shè)置有位移光柵傳感器；其中，所述位移計是一孔多點式光纖光柵位移計，具有3個及以上的錨爪，每個錨爪連接有一根鋼絲繩，鋼絲繩外側(cè)套設(shè)有保護(hù)管，鋼絲繩和保護(hù)罩內(nèi)的位移光柵傳感器相連，所述位移光柵傳感器和尾纖相連；所述位移計錨固部分，由錨爪和鋼絲繩構(gòu)成，用于使錨頭與指定深度的煤體相連；所述位移計保護(hù)管用于防止非測量段鋼絲繩被孔周煤體干擾，提高測量精度；測量部分由保護(hù)罩和尾纖構(gòu)成，保護(hù)罩內(nèi)設(shè)置有位移光柵傳感器，用于位移信息轉(zhuǎn)換成光譜信息；

所述數(shù)據(jù)解調(diào)儀包括光柵調(diào)節(jié)模塊、光電轉(zhuǎn)化模塊和光柵傳感器接口；所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)分析模塊；所述應(yīng)力計和位移計安裝在巷道的幫部煤體鉆孔中，通過所述光纜與數(shù)據(jù)解調(diào)儀連接；所述數(shù)據(jù)解調(diào)儀將光譜信息轉(zhuǎn)換成波長信息，數(shù)據(jù)解調(diào)儀通過光纖環(huán)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)對監(jiān)測的應(yīng)力和位移數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；

述數(shù)據(jù)解調(diào)儀固定設(shè)置在掘進(jìn)巷道內(nèi)，所述數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)設(shè)置在地面數(shù)據(jù)中心，地面數(shù)據(jù)中心顯示應(yīng)力和位移監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)警；

所述數(shù)據(jù)解調(diào)儀的光柵傳感器接口連接應(yīng)力計和位移計上的尾纖，接收尾纖傳輸?shù)墓庾V信息，光柵調(diào)節(jié)模塊和光電轉(zhuǎn)化模塊將光譜信息轉(zhuǎn)換成光柵的中心波長數(shù)據(jù)，并進(jìn)行存儲；所述數(shù)據(jù)解調(diào)儀與所述光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行光纖熔接；利用所述地面數(shù)據(jù)中心的一孔多點式光纖光柵應(yīng)力與位移分析軟件，對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、分析，結(jié)合礦井預(yù)警指標(biāo)，實現(xiàn)巷道沖擊地壓的動態(tài)預(yù)測預(yù)警。