一种用于地应力在线监测的传感器的制作方法

本实用新型涉及光纤传感领域，尤其涉及到用来监测地应力时一种基于光纤传感技术的传感器。

背景技术：

目前，地应力的监测主要采用机械式和电子式的传感器进行监测。其中，机械式的传感器因其精度低且不可在线监测受到较多的限制。电子传感器虽然可以在线监测，但其易受电磁干扰，传输距离较短，且非本征安全，即存在一定几率的安全隐患。

光纤传感技术是在20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的，它是一种以光波为载体，光纤为媒质，感知和传输外界被测量信号的一种新型传感技术。这些光纤传感器根据作用范围又可以分为三类：点式传感器（如光纤微弯传感器、光纤Fabry-Perot传感器、光纤Bragg光栅传感器等），积分传感器（如光纤Michelson干涉仪和光纤Mach-Zehnder干涉仪），分布式传感器（如利用布里渊散射效应制成的应力、温度分布式传感器）。作为点式传感器，其在传感领域的应用已经得到世界范围内的广泛重视，其具有其它传统电传感器无可比拟的优点，主要是：抗电磁干扰、耐腐蚀、测量范围宽、便于复用成网、小型化和维护成本低等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中地应力在线监测仪器的不足，提供一种用于地应力在线监测的传感器。本实用新型的传感器要求结构简单、能够不受电磁干扰，精度高且能够线监测。

为了达到上述发明目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于地应力在线监测的传感器，该传感器包括有光缆、承压管和光纤应变感应体，所述光纤应变感应体为一段对应变敏感的光纤，所述光纤应变感应体的两端端部分别固定在承压管内壁上，所述光纤应变感应体的两端与光缆中的一根铠装光纤联接，所述铠装光纤伸出于所述承压管外部。

在本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，所述光纤应变感应体有两个，两个所述的光纤应变感应体相互垂直。

在本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，所述光纤应变感应体位于或靠近于承压管的中间位置。

在本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，所述承压管的头部安装有导向头。

在本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，所述导向头的尖端固定有防退弹片，所述防退弹片呈梯形凹槽状，所述导向头位于梯形凹槽状的防退弹片内。

在本实用新型的一种用于地应力在线监测的传感器中，所述承压管的尾部安装有端盖，所述光缆固定在所述端盖上。

基于上述技术方案本实用新型与现有技术相比有如下优点：

1.本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，光纤传感器其主要核心单元是光纤，光纤的制作材料为石英玻璃，光纤应变感应体中作为传感器的主要感应元件，使本实用新型的传感器不受电磁干扰、测量精度高且传输距离长。

2.本实用新型用于地应力在线监测的传感器中，两个光纤应变感应体的设置，具有温度补偿的效果，使测量结果受温度影响较小，灵敏度增大，精度提高。

3.本实用新型于地应力在线监测的传感器采用光缆传输，光纤的传输损耗很小，可以进行长距离的在线监测。

附图说明

图1是本实用新型一种用于地应力在线监测的传感器的结构示意图。

图2是本实用新型中承压管未受压时垂直轴向的截面图。

图3是本实用新型中承压管A-A方向受压时垂直轴向的截面图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施事例来对本实用新型的结构原理和具体应用做进一步的说明，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请看图1，图1是本实用新型一种用于地应力在线监测的传感器的结构示意图。从图1中可以看出，该传感器包括有光缆、承压管3和光纤应变感应体4；光纤应变感应体4为一段对应变敏感的光纤，由对应变敏感光纤作为感应地应力传感器的核心元件，不仅能使传感器具有很强的感应能力，并且可以防止电磁干扰，感应信号在传输过程中的损耗少，传输的距离远，便于复用成网。

光纤应变感应体4的两端固定在承压管3的内壁上，光纤应变感应体4经过承压管3的中心轴；光纤应变感应体4的两端分别熔接有一根光缆，具体是与光缆中的铠装光纤相联接，两根光缆均有一端伸出于承压管3外部，便于将测量信号传出。承压管3用于将地应力信息通过承压管形变的方式传递到光纤应变感应体4上，当承压管3受到挤压时产生形变，承压管3带动承压管3内部的光纤应变感应体4拉伸或者压缩，光纤应变感应体中的波长信号发生改变，并将波长信号通过光缆传出承压管，进而达到测量地应力的目的。承压管3还可以保护光纤应变感应体4防止光纤应变感应体受到磨损。

在承压管3的头部安装有一个锥形的导向头2，锥形导向头和承压管的连接方式可以是螺纹连接方式连接、螺钉锁方式连接后者是卡扣方式连接。例如锥形导向头和承压管的连接方式为螺纹连接方式连接时，导向头2上和承压管3的头部位置分别设有相匹配的内螺纹和外螺纹，导向头2通过螺纹连接方式安装在承压管3的头部位置。导向头2的设置方便传感器插入待测物体内。

在导向头2的尖端固定有一个防退弹片1，防退弹片1为梯形凹槽状，导向头2的尖端位于防退弹片1的梯形凹槽中；防退弹片1可以通过焊接固定在导向头2的尖端，也可以通过螺纹方式连接在导向头2上或者通过螺钉锁固定在导向头2的尖端；当传感器插入被测物体时，由于地应力的存在传感器受到不同方向的力会逐渐退出或转动；当传感器向外退出时防退弹片1产生形变，使原梯形凹槽状防退弹片1的凹槽开口变大，阻止传感器退出。

为了使地应力的检测更加精确，在承压管3中的光纤应变感应体4有两个，两个光纤应变感应体4相互垂直并且都垂直于承压管3的中心轴。如图2，图2是本实用新型中承压管未受压时垂直轴向的截面图。当承压管3未受压时，承压管3中的两个光纤应变感应体4仍保持原来的长度。当承压管3受到压力时，固定在承压管3内的两个光纤应变感应体4的长度发生改变。如图3，图3是本实用新型中承压管A-A方向受压时垂直轴向的截面图。当承压管3的A-A方向受到挤压时，承压管3被挤压处形状改变，图3中显示的承压管3为形变后的理想模型椭圆形。A-A方向的光纤应变感应体4受到挤压变短，图3中B-B方向垂直于A-A方向；B-B方向的光纤应变感应体4被拉长。通过两个相互垂直的光纤应变感应体4的同时测量使的测量结果更加准确，并且通过两者测量结果相减，能够补偿温度对传感器产生的影响。

由于承压管3在受压变形时，一般承压管3的中间位置变形量较大，将光纤应变感应体4安装在靠近或者位于承压管3的中间位置，使传感器的感应更加灵敏。

承压管3的尾部安装有一个端盖5，导向头2和端盖5的设置使承压管3形成一个封闭的空间，可以保护承压管3内的光纤应变感应体4。端盖5通过螺纹连接方式安装在承压管3的尾部，方便承压管3中的光纤应变感应体4的更换。两根光缆均用胶水或者机械部件固定在承压管3的尾部，防止熔接点被破坏。

随着采矿等相关事业的发展，目前安全采掘已经受到越来越多人的重视，本实用新型的一种用于地应力在线监测的传感器本征安全，且不受电磁干扰，精度高，可在线监测的传感器。本实用新型的传感器装置具有很好的应用前景。