[發明專利]基于光纖光柵傳感的充填體變形在線監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201911402068.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111006606B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 江寧;趙金海;陳紹杰;馮帆;尹大偉;馬俊彪;馬波;汪鋒;劉奇;李楊楊;張士川;蔣邦友
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 張紅鳳

1.一種基于光纖光柵傳感的充填體變形在線監測系統，其包括延長部、固定裝置、基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置、基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置、鋼管、延長線、擋板、耦合器、光纖、礦用光纜、光纖光柵解調儀及計算機系統，其特征在于：

所述的基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置和基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置安裝在充填體內的測點位置；所述的基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置沿水平方向布置，所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置沿豎直方向布置；

在所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置的下方通過固定裝置對其固定，在所述的充填體豎向位移測量裝置的上方安裝所述延長部，并且通過選擇不同長度的延長部使所述的延長部的頂部接觸待充填區域的頂板；

所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置與所述的固定裝置之間為可調高度式連接部；

所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置包括外殼一、外殼二、第一光纖光柵位移傳感器、第一彈簧、第一剛性金屬桿及緊固螺栓，所述的外殼一、外殼二均為圓形管件，二者內徑相同，所述的外殼一兩端開口，所述的外殼二一端開口，另一端封閉，所述的外殼一和外殼二開口的一端通過螺紋連接在一起，從外殼一的另一端穿出的滑桿與所述的外殼一之間設置有密封圈；

所述的外殼一和外殼二內套裝有若干個所述的第一光纖光柵位移傳感器，若干個第一光纖光柵位移傳感器彼此串聯，每個第一光纖光柵位移傳感器設置有保護外套，所述的保護外套的外徑與所述外殼一、外殼二的內徑相匹配，各個第一光纖光柵位移傳感器之間通過所述的剛性金屬桿與所述第一彈簧連接，位于外殼二下部的第一光纖光柵位移傳感器的保護套通過所述的緊固螺栓與外殼二固定連接，其余第一光纖光柵位移傳感器的保護套與所述外殼二之間均為滑動配合；

所述的基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置包括外殼三、外殼四、第二光纖光柵位移傳感器、第二彈簧、連接線、連接環、第二剛性金屬桿及彈簧固定架；所述的外殼三和外殼四均為圓形管件，二者內徑相同，所述的外殼三和外殼四之間通過螺紋連接，在遠離外殼四的外殼三的端部設置有用于引出所述連接線的引出孔，所述的連接線引出后固定在所述的連接環上，在靠近外殼四的外殼三的端部固定連接所述彈簧固定架；

在遠離外殼三的外殼四的端部也設置有通透孔，用于引出所述的連接線；

在所述的外殼三、外殼四內套裝有若干個所述的第二光纖光柵位移傳感器，若干個第二光纖光柵位移傳感器彼此串聯，每個第二光纖光柵位移傳感器設置有保護套，所述的第二光纖光柵位移傳感器的保護套的外徑與所述的外殼三、外殼四的內徑相匹配，各個第二光纖光柵位移傳感器之間通過所述的第二剛性金屬桿與所述的第二彈簧連接，所述的第二光纖光柵位移傳感器的保護套與所述的外殼三、外殼四之間均為滑動配合，位于中間部位的第二彈簧固定在所述的彈簧固定架上；

所述的連接線分別與位于兩端的第二彈簧和第二剛性金屬桿連接；

所述的延長線與所述基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置的連接環連接，所述的鋼管彼此首尾相連，連接好的鋼管與所述基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置兩端通過螺紋連接，所述的延長線穿過所述鋼管與所述擋板固定連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于光纖光柵傳感的充填體變形在線監測系統，其特征在于：所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置和基于光纖光柵傳感的充填體橫向位移測量裝置的數量根據測量目的確定，其數量≥1；所述的延長線的長度與鋼管的數量也根據測量目的確定。

3.根據權利要求1所述的一種基于光纖光柵傳感的充填體變形在線監測系統，其特征在于：若干個第一彈簧、第二彈簧的彈性系數均相等，若干個第一光纖光柵位移傳感器、第二光纖光柵位移傳感器的彈性系數均相等，所述光纖的連接頭從所述外殼二的下部引出。

4.根據權利要求1所述的一種基于光纖光柵傳感的充填體變形在線監測系統，其特征在于：所述的固定裝置包括底座和地錨，所述的底座包括套管和底盤，所述的底盤通過所述地錨來固定，所述的套管豎向安裝在所述的底盤上，在所述的套管上均勻開設有若干帶有螺紋的通透孔，所述套管的內徑大于所述的基于光纖光柵傳感的充填體豎向位移測量裝置的外徑。