[發明專利]一種非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010893928.2
• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111854624A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 薛俊華;馬騫;詹可亮;杜軒宏;孫寶強
• 申請（專利權）人: 西安科技大學;平頂山天安煤業股份有限公司六礦
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 蘇士瑩

1.一種非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于：包括安裝單元和測量單元，所述安裝單元包括第一托盤、第二托盤、第一空心桿、第二空心桿和光纖準直器，所述第一托盤和所述第二托盤分別套設在所述第一空心桿上，所述第二空心桿一端與所述第二托盤遠離所述第一托盤的一端連接，所述第二空心桿一端套入所述第一空心桿；所述光纖準直器設置在所述第一托盤上，所述光纖準直器的光纖穿過所述第一空心桿和所述第二空心桿；所述測量單元包括依次光路連接的波長掃描光源、第一光纖耦合器和第三光纖耦合器，還包括依次光路連接的第二光纖光柵、第一光纖光柵、第二光纖耦合器、第二光電探測器、A/D轉換器和計算機，所述第二光纖耦合器與所述第一光電探測器光路連接，所述第三光纖耦合器、第一光電探測器及所述A/D轉換器依次連接，所述第三光纖耦合器與所述光纖連接。

2.根據權利要求1所述的非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于：所述波長掃描光源替換為自發輻射光源和可調諧光纖濾波器，所述自發輻射光源與所述可調諧光纖濾波器連接，所述可調諧光纖濾波器與所述第一光纖耦合器連接。

3.根據權利要求1所述的非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于：所述安裝單元為若干個，所述測量單元為一個，每一個所述安裝單元中的所述光纖均與所述第二光纖耦合器連接。

4.根據權利要求1所述的非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于：所述第一托盤與所述第二托盤之間設置有若干個彈簧，每個所述彈簧均一端與所述第一托盤焊接、另一端與所述第二托盤焊接。

5.根據權利要求1所述的非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于：所述第一空心桿一端的另一端與所述第一托盤焊接。

6.一種非接觸式測量被保護層膨脹變形量的方法，基于權利要求1-5任意一項所述的非接觸式測量被保護層膨脹變形量的裝置，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在被保護層中挖頂端開口或底端開口的孔，使每個安裝單元中的第一鐵盤緊貼所述孔的開口；

(2)開啟波長掃描光源，所述波長掃描光源發出的光經第一光纖耦合器后分成兩束光，其中一束光通過所述第二光纖耦合器依次進入第一光纖光柵和第二光纖光柵，所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵的中心波長不同，所述第一光纖光柵和所述第二光纖光柵的反射光由所述第二光線探測器探測，另一束光通過第三光纖耦合器進入到光纖準直器發生透射和反射，透射過所述光纖準直器的光射到孔的底部，再反射回所述光纖準直器中；

(3)經所述孔的底部反射的光和經所述光纖準直器反射的光發生干涉后再由第一光電探測器探測；

(4)所述第一光電探測器和所述第二光電探測器的輸出信號經過A/D轉換器進行轉換，之后輸入計算機進行處理，從而得到所述光纖準直器端面到煤層頂板的距離。