一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器，包括设在密封管内从上到下依次连接的上连接杆、上滑块、上固定杆、轴承、下固定杆、下滑块和下连接杆，还包括由四个传感基板和四个光纤光栅组成的四个传感单元，四个传感单元分别对四个方向的位移量进行测量，四个传感单元通过热熔接的方式首尾相连构成光纤光栅串，光纤光栅串的首尾两端分别连接通信光缆和其它光纤光栅深部位移传感器。应用本发明传感器，通过测量光纤光栅中心波长的变化量，计算出传感基板发生的形变量，计算出该传感单元所在方向的深部位移量，再结合四个不同方向的位移的大小，通过矢量合成，计算出深部位移的方向和大小。
【专利说明】一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器。
【背景技术】
[0002]山体滑坡是工程、地质问题中常见的一种自然灾害，为防患于未然，加强山体滑坡的预警和防范，必须对滑坡进行监测，实现滑坡危害的早期预报，这对于减少灾害损失极为重要。
[0003]光纤光栅是在光纤通信、光纤传感等光电子【技术领域】有着广泛应用前景的光纤器件，光纤光栅传感器以其特有的技术优势广泛应用于桥梁、水利、建筑等工程健康监测，主要测试表面形变、内部形变、温度等信息。对于山体滑坡和地质灾害监测、预测，需要对滑坡体深部位移监测，目前深部位移监测主要采用微机电传感器(MEMS)，通过测试传感器内部摆锤的角度来反应待测点发生的位移，在解调端通过采集传感器输出的电压大小得到偏转角度，进而计算发生的位移大小，该方法采用电学传感，现场需要供电，且成本较高。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器，将光纤光栅传感技术应用于深部位移传感，替代常规的电学测试方法，测试现场均采用无源传感无需供电，且安装便捷、成本较低。它能够测试土体一定深度内的位移分布情况，进而为滑坡等自然灾害提供预警参考。
[0005]实现本发明目的的技术方案是:
一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器，主要包括上连接杆、上滑块、上固定杆、轴承、下连接杆、下滑块、下固定杆、密封管、四个传感基板和四个光纤光栅；上连接杆和上固定杆分别固定在上滑块的上、下面；下固定杆和下连接杆分别固定在下滑块的上、下面；上固定杆和下固定杆通过轴承连接；上滑块和下滑块的横截面为正方形，分别固定在密封管的上、下端；传感基板的中部设有V型槽，光纤光栅固定在V型槽中，一个传感基板和一个光纤光栅组成一个传感单元，四个传感基板的一端分别与下滑块的四个侧面固定，四个传感单元分别对四个方向的位移量进行测量，四个传感单元通过热熔接的方式首尾相连构成光纤光栅串，光纤光栅串的首尾两端分别连接通信光缆和其它光纤光栅深部位移传感器。
[0006]所述上滑块和下滑块与密封管采用密封胶密封固定，实现对传感器的密封隔离，整个传感器可直接埋置于滑坡体测试现场的地下钻孔中。
[0007]所述光纤光栅用光学胶固定在传感基板上；传感基板的一端采用螺丝与下滑块的一个侧面固定。
[0008]本发明将成熟的光纤光栅传感与悬臂梁技术结合完成位移量的测试，采用四个传感单元分别实现对四个方向发生的位移方向及大小的测量，通过密封管将传感器与外界隔离，可以直接埋置在待测点。
[0009]本发明的优点是:光纤光栅为无源光传感，无需现场供电；光纤光栅传感为光信号通信，不会受到电磁干扰的影响；光纤光栅为波长解调，信号来自波长的变化，功率大小的波动不会对测试结果产生影响；整个传感器采用四个传感单元，不但可以测试滑坡的大小，还可以测试滑坡发生的方向；采用光纤布拉格光栅传感器，有效地降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明传感器的结构示意图；
图2为本发明传感器的俯视图；
图3为本发明传感器的仰视图；
图4为本发明传感器发生形变示意图；
图5为本发明光纤光栅与传感基板构成的传感单元的形变示意图。
[0011]图中，1.上连接杆2.上滑块3.上固定杆4.轴承5.下固定杆6.下滑块
7.下连接杆8.密封管9.传感基板10.光纤光栅。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本
【发明内容】
作进一步的说明，但不是对本发明的限定。实施例
[0012]参照图1、2和3，本发明一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器，包括上连接杆1、上滑块2、上固定杆3、轴承4、下固定杆5、下滑块6、下连接杆7、密封管8、传感基板9、光纤光栅10。
[0013]上连接杆1、上滑块2、上固定杆3组成传感器的上半部分；下固定杆5、下滑块6、下连接杆7组成传感器的下半部分；上半部分与下半部分通过轴承4连接。
[0014]上连接杆I固定在上滑块2的上面，上固定杆3固定在上滑块2的下面；下连接杆7固定在下滑块5的下面，下固定杆5固定在下滑块6的上面；上固定杆3和下固定杆5通过轴承4连接；上滑块2和下滑块6的横截面为正方形，分别固定在密封管8的上、下端；传感基板9的中部设有V型槽，光纤光栅10固定在V型槽中，一个传感基板9和一个光纤光栅10组成一个传感单元，四传感基板9的一端分别与下滑块6的四个侧面固定，四个传感单元分别对四个方向的位移量进行测量，四个传感单元通过热熔接的方式首尾相连构成光纤光栅串，光纤光栅串的首尾两端分别连接通信光缆和其它光纤光栅深部位移传感器。
[0015]参照图4和5，本发明滑坡体深部位移传感器埋置于待测滑坡体的钻孔中，当滑坡体内部发生滑动时，传感器的上半部分与传感器的下半部分发生相对位移，由于上半部分与下半部分通过轴承4相连，该相对位移将被转为二者的相对角度，该相对角度传递到滑坡体深部位移传感器的内部，固定在下滑块6上的传感基板9的顶部会受到来自上滑块2的压力，传感基板9发生弯曲，导致光纤光栅10发生轴向形变，进而改变光纤光栅10的反射中心波长，测量光纤光栅10反射波长的变化从而探测出位移的大小。四个不同方向的传感单元探测出位移的大小，通过矢量合成，计算出深部位移的方向和大小。
[0016]本发明由光纤光栅10与传感基板9组成的传感单元，传感器共包含四个传感单元，分别固定在下滑块6的四个侧面，传感基板9的中部加工有V型槽，使用光纤胶将光纤光栅10固定于V型槽的中部，将传感基板9的一端固定在下滑块6时，传感基板9可以看作一个悬臂梁结构，当测试点发生深部位移时，传感基板9会发生形变，进而带动光纤光栅10发生形变，传感基板9与光纤光栅10中心波长变化满足以下公式:
【权利要求】
1.一种基于光纤光栅位移探测的滑坡体深部位移传感器，其特征在于:传感器包括上连接杆(I)、上滑块(2)、上固定杆(3)、轴承(4)、下固定杆(5)、下滑块(6)、下连接杆(7)、密封管(8)、四块传感基板(9)和四个光纤光栅(10);上连接杆(I)和上固定杆(3)分别固定在上滑块(2)的上、下面；下固定杆(5)和下连接杆(7)分别固定在下滑块(6)的上、下面；上固定杆(3)和下固定杆(5)通过轴承(4)连接；上滑块(2)和下滑块(6)的横截面为正方形，分别固定在密封管(8)的上、下端；传感基板(9)的中部设有V型槽，光纤光栅(10)固定在V型槽中，一个传感基板(9)和一个光纤光栅(10)组成一个传感单兀，四个传感基板(9)的一端分别与下滑块(6)的四个侧面固定，四个传感单元通过热熔接的方式首尾相连构成光纤光栅串，光纤光栅串的首尾两端分别连接通信光缆和其它光纤光栅深部位移传感器。
【文档编号】G01B11/02GK103852013SQ201410088493
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】姚飞, 肖丹谊, 蒋丽娟, 李鹏, 黄少鹏 申请人:桂林聚联科技有限公司