一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，包括传感器外壳及锚爪结构，传感器外壳内设置有对称布置的两个支架，所述支架的外侧均设有压紧导柱，所述支架的内侧均设有压紧弹簧，所述支架上还设有精密导轨及精密滑轨，精密导轨与精密滑轨之间为间隙配合，所述支架的下方还设置弹簧拉杆，精密滑轨与弹簧拉杆上部固定有拉伸弹簧，拉伸弹簧用来拉紧精密滑轨，使紧密滑轨在精密导轨内部往复滑动。根据实际使用要求可通过选择传感器灵敏度以及量程。改变精密导轨斜面高度可实现对传感器灵敏度的调整，通过改变精密导轨斜面长度可调整量程。
【专利说明】一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传感器，尤其涉及一种适用于煤矿安全监测即顶板动态的监测的可测量多个点位移的光纤位移传感器。
【背景技术】
[0002]顶板离层仪是一种监测顶板岩层移动的专用监测仪器，通过对各类锚网巷道的全面的顶板离层观测，普遍认识到顶板离层观测对锚网巷道的支护、改革起到一定的指导和警示作用。根据顶板离层仪观测到的数据分析，得出不同的地质条件、岩性变化等情况，总结出了锚网巷道锚网范围内离层量，及时采取有效的支护措施，防止顶板塌落事故的发生，确保安全生产。同时对研究采场支承压力分布及转移规律、巷道围岩变形规律，对巷道稳定性进行识别，研究判定顶板失稳离层临界值，研究巷道围岩运动状况，分析围岩的稳定性提供了技术手段。
[0003]光纤传感器以光波为信息载体，光纤信息采集与传输一体化。具有下列独特的优点:不带电本质安全、适用于煤矿井下易燃、易爆环境；光纤传输损耗小、传输距离远、不受电磁场干扰和温度湿度影响、传输可靠性高；光纤传感监测系统容量大、易于实现多点多参数在线监测，大大减少设备的种类和数量，且系统配置简单，便于维护；光纤传感器具有分布式监测的独特优势，可以实现对光纤沿线各个点的温度应变在线监测，在对较大空间范围的连续监测，具有独特的应用价值。
[0004]纯机械式离层仪存在人工观察记录具有间断性、耗时耗力、井下观察不方便，造成误差较大、不能实现实时在线监测，顶板来压变形后，反应速度慢等缺点；而现在的绝大多数传感器都需要供电，带电检测技术落后，传感器可靠性差、维护工作量大、监控系统在信号采集及传输线路中受电磁场干扰严重，对诸如煤矿采空区等危险源或密闭区域难以布设，同时带有危险性。
实用新型内容
[0005]为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，该光纤光栅位移传感器，由于本身不带电，本质安全，能实现实时在线监测，可用于煤矿井下顶板动态监测，也可用于涵洞、隧道等场所的顶板下沉量监测。可精密地测量矿井、井筒、井巷、采掘工作面、碹棚等的下沉速度、下沉量、变形速度及位移、收敛量等。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下:
[0007]—种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，包括传感器外壳及锚爪结构，传感器外壳内设置有对称布置的两个支架，所述支架的外侧均设有压紧导柱，所述支架的内侧均设有压紧弹簧，所述支架所包络的内部还设有精密导轨及精密滑轨，精密导轨与精密滑轨之间为间隙配合，所述支架的下方还设置弹簧拉杆，精密滑轨上部与弹簧拉杆固定有拉伸弹簧，拉伸弹簧用来拉紧精密滑轨，使精密滑轨在精密导轨内部往复滑动，精密导轨斜面接触应变梁，应变梁为两个，每个应变梁两侧都能够粘接固定光纤光栅。[0008]所述传感器外壳包括相配合连接的上盖及下盖，下盖上还设有下盖套。
[0009]所述锚爪结构包括长锚爪大接头，长锚爪大接头设置在上盖及长锚爪体一端的交接处，长锚爪体的另一端设置有长锚爪小接头，长锚爪小接头内孔有钢丝绳通过，钢丝绳将精密滑轨与小锚爪体相连。
[0010]所述长锚爪体上还设有多个锚爪。
[0011]所述锚爪由钢丝穿入长锚爪体与小锚爪体上的孔，弯折制作而成，功能是使长锚爪体与小锚爪体能够可靠地固定在孔壁上。
[0012]所述小锚爪体为2个。
[0013]所述压紧弹簧安装于支架与压紧导柱之间，将压紧弹簧的弹力传递给压紧导柱。[0014]所述精密滑轨为中央平面有斜度的滑轨，滑动时会使与之始终紧密接触的应变梁发生弹性形变，从而使光纤光栅发生形变。
[0015]所述精密滑轨为2个。
[0016]所述拉伸弹簧为2个。
[0017]所述精密导轨的斜面角度的改变能够实现对传感器灵敏度的调整，通过改变精密导轨斜面长度能够调整传感器的量程。
[0018]长锚爪大接头实现大锚爪体与传感器整体的连接；长锚爪体实现传感器的固定；小锚爪体实现测量点的固定；精密导轨对精密滑轨起到导向的作用；应变梁是光纤光栅的粘接固定平台。
[0019]光纤光栅为四只，四只光纤光栅中心波长不同，所述光纤光栅全部粘接固定于两个应变梁两侧，用来检测位移变化。拉伸弹簧，两个，两端分别固定在弹簧拉杆与精密滑轨上部，用来拉紧精密滑轨，使紧密滑轨在紧密导轨内部往复滑动；压紧弹簧，两个，安装于支架与压紧导柱之间，将弹簧弹力传递给压紧导柱；压紧导柱，两个，借用弹簧的压力压紧应变梁，使应变梁与精密滑轨斜面始终紧密接触；支架，两个，对压紧导柱上下移动起导向作用。
[0020]弹簧拉杆，一个，起到固定拉伸弹簧的作用；拉杆套，一个，安装在弹簧拉杆上，起到分割两个拉伸弹簧，避免两个拉伸弹簧搅结在一起；钢丝绳，两根，传递位移变化的作用，通过钢丝绳，将大锚爪体与两个小锚爪体三个点的两个相对位移变化，传递给精密导轨；固定螺母，两个，将钢丝绳紧紧固定在精密导轨上。
[0021]具体计算公式:根据已有技术和资料已知温度和应变共同产生的波长变化Λ λΒ=0.74 λ Β ε Β，其中λ Β为FBG中心波长，ε Β为应变。即:
_ Als
[0022]Sb = qmTb ⑴
[0023]形变产生后，两根光栅的应变为:
[0024]ε B1 = ε τ+ ε μ (2)
[0025]ε Β2 = ε τ- ε Μ (3)
[0026]其中ε τ为温度影响导致的应变，εΜ为挠曲导致的应变。
[0027]由式(2)和式(3)得:
【权利要求】
1.一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，包括传感器外壳及锚爪结构，传感器外壳内设置有对称布置的两个支架，所述支架的外侧均设有压紧导柱，所述支架的内侧均设有压紧弹簧，所述支架所包络的内部还设有精密导轨及精密滑轨，精密导轨与精密滑轨之间为间隙配合，所述支架的下方还设置弹簧拉杆，精密滑轨上部与弹簧拉杆固定有拉伸弹簧，拉伸弹簧用来拉紧精密滑轨，使紧密滑轨在精密导轨内部往复滑动； 所述锚爪结构包括长锚爪大接头，长锚爪大接头设置在上盖及长锚爪体一端的交接处，长锚爪体的另一端设置有长锚爪小接头，长锚爪小接头内孔有钢丝绳通过，钢丝绳将精密滑轨与小锚爪体相连； 所述精密导轨斜面接触应变梁，应变梁为两个，每个应变梁两侧都能够粘接固定光纤光栅。
2.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述传感器外壳包括相配合连接的上盖及下盖，下盖上还设有下盖套。
3.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述长锚爪体上还设有多个锚爪。
4.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述锚爪由钢丝穿入长锚爪体与小锚爪体上的孔，弯折制作而成，功能是使长锚爪体与小锚爪体能够可靠地固定在孔壁上。
5.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述压紧弹簧安装于支架与压紧导柱之间，将压紧弹簧的弹力传递给压紧导柱。
6.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述精密滑轨为中央平面有斜度的滑轨，滑动时会使与之始终紧密接触的应变梁发生弹性形变，从而使光纤光栅发生形变。
7.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述精密导轨的斜面角度的改变能够实现对传感器灵敏度的调整，通过改变精密导轨斜面长度能够调整传感器的量程。
8.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述小锚爪体为2个。
9.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述精密滑轨为2个。
10.如权利要求1所述的一种可进行多点测量的光纤光栅位移传感器，其特征是，所述拉伸弹簧为2个。
【文档编号】G01B11/02GK203672325SQ201420053494
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】刘统玉, 李连庆, 姜龙 申请人:山东微感光电子有限公司