一种光纤光栅土压力传感器的制作方法

本实用新型涉及土压力传感器，具体为一种光纤光栅土压力传感器。

背景技术：

“土压力”主要指挡土结构(挡土墙、桥台、码头板桩墙、基坑护壁墙等)所受土体侧压力。在土与结构的相互作用下，挡土结构所受侧压力的总值，随着结构与土相对位移的方向和位移量而变化，侧压力的分布则随着结构的柔性变形和施工程序的不同而变化。土压力计则是专门用于测量土压力的传感器，其主要用于测量土方和堤坝的总压力，混凝土或钢结构与土体接触面的土压力，挡土墙上的土压力等，广泛应用于建筑、水电、大坝、隧道等工程领域。

目前，市场上现有的土压力计的从传感原理主要分为：振弦式，气动式、电阻应变式及光纤光栅式。其中主要以振弦式土压计为主，其性能稳定，使用范围广、灵敏度高、温度影响小，但长期稳定性差有蠕变，易受电磁干扰，但是在一些易燃易爆、强电磁干扰的恶劣环境以及需远距离检测的场合，这些以电作为传感信号的土压计就很难派上用场。光纤光栅土压计是一种可以形成传感网络系统的新型光纤位移传感器，具有光纤传感器的许多优点，其中最重要的就是光纤光栅传感器的传感信号为波长调制，这一传感机制的好处在于：(1)测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响；(2)避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固有参考点需要；(3)能方便的使用分复用技术，在一根光纤中串接多个光纤光栅进行分布测量，但是现有的光纤光栅传感器灵敏度不够，不能够快速感应土压力承压数值的变化。本实用新型根据现有的光纤光栅传感器存在的问题，提出了一种具有灵敏度高，结构紧凑简单，安装方便的光纤光栅土压力传感器，同时，该光纤光栅土压力传感器还具有抗腐蚀、抗电磁干扰，耐久性强，可靠性高，易于组成网络等特点。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种光纤光栅土压力传感器，从而解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供一种光纤光栅土压力传感器，包括缸体和等强度梁，缸体的上部安装有压差膜盒，压差膜盒的下部固定有顶杆，顶杆的一端垂直向下与等强度梁相连接，等强度梁通过螺栓固定安装在缸体的内部底面上，等强度梁上粘贴有应变光纤光栅，应变光纤光栅穿过缸体侧壁上设置的堵头与光信号调解处理装置相连接，且应变光纤光栅通过光纤与一个自由状态不受力的光纤光栅温度传感器串联。

作为本实用新型的一种优选技术方案，等强度梁以悬臂的形式固定安装在缸体的内部底面上。

作为本实用新型的一种优选技术方案，等强度梁为具有弹性的金属材料制作而成，缸体是由防腐蚀材料制作而成。

作为本实用新型的一种优选技术方案，堵头的顶端设置有密封圈。

本实用新型所达到的有益效果是：

1、本实用新型通过在强度梁上粘贴应变光纤光栅的设置，使得压差膜盒在承受压力后，能够将该作用力通过顶杆作用到等强度梁的悬臂端，等强度梁产生变形，引起应变光纤光栅的应变，应变光纤光栅的应变经光纤传递到光信号调解处理装置内进行分析处理，从而得出土压力的数值，增大了本实用新型一种光纤光栅土压力传感器的灵敏度。

2、本实用新型通过设置的光纤光栅温度传感器，用以补偿温度变化引起的影响，减小光纤光栅土压力传感器测算出的土压力数值存在的误差。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1是本实用新型整体结构示意图；

图中标号：1、缸体；2、等强度梁；3、压差膜盒；4、顶杆；5、螺栓；6、应变光纤光栅；7、堵头；8、光信号调解处理装置；9、光纤光栅温度传感器；10、密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：如图1所示，本实用新型提供一种光纤光栅土压力传感器，包括缸体1和等强度梁2，缸体1的上部安装有压差膜盒3，压差膜盒3的下部固定有顶杆4，顶杆4的一端垂直向下与等强度梁2相连接，使得压差膜盒3在承受压力后，能够将该作用力通过顶杆4作用到等强度梁2的悬臂端，等强度梁2产生变形，引起应变光纤光栅6的应变，应变光纤光栅6的应变经光纤传递到光信号调解处理装置8内进行分析处理，从而得出土压力的数值，增大了本实用新型一种光纤光栅土压力传感器的灵敏度；等强度梁2通过螺栓5固定安装在缸体1的内部底面上，等强度梁2上粘贴有应变光纤光栅6，避免了应变光纤光栅6直接与介质材料接触所带来的啁啾、热稳定性差等现象，改进了封装工艺；应变光纤光栅6穿过缸体1侧壁上设置的堵头7与光信号调解处理装置8相连接，能够分析处理应变光纤光栅6的应变，从而得出土压力的数值；且应变光纤光栅6通过光纤与一个自由状态不受力的光纤光栅温度传感器9串联，用以补偿温度变化引起的影响，减小光纤光栅土压力传感器测算出的土压力数值存在的误差。

等强度梁2以悬臂的形式固定安装在缸体1的内部底面上，能够通过顶杆4接受到压差膜盒3上的土压力。

等强度梁2为具有弹性的金属材料制作而成，在接受到压差膜盒3上的土压力时，能够产生形变，带动应变光纤光栅6的波长发生改变；缸体1是由防腐蚀材料制作而成，具有抗腐蚀的优点。

堵头7的顶端设置有密封圈10，能够使得缸体1内部形成一个密封环境。

具体的：压差膜盒3在承受压力后，能够将该作用力通过顶杆4作用到等强度梁2的悬臂端，使得等强度梁2产生变形，引起应变光纤光栅6的应变，应变光纤光栅6的应变经光纤通过堵头7传递到光信号调解处理装置8内进行分析处理，从而得出土压力的数值。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。