一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光纤光栅位移测量技术领域，尤其是涉及一种用于工程位移测量的光 纤光栅传感器。
【背景技术】
[0002] 基坑、边坡及隧道等工程施工风险高、影响范围大，为保证工程的顺利进行，需对 工程本身及周围环境进行多项安全监控，从而为施工提供准确信息。其中，监控量测岩土体 表层或深层的位移对认识岩土体的破坏机理，修正或改进岩土体计算模型，确保工程的安 全可靠具有重要意义。
[0003] 目前，基坑、边坡及隧道等工程中表层或深层岩土体位移的监测常采用机械式测 量、电磁测量或光学测量等方法。机械式测量速度慢、精确度低；电磁测量易受电磁干扰； 光学测量虽然精确度高，但受到光直线传播的约束，因此，不适合监测工程现场表层或深层 岩土体位移的需求。
[0004] 本发明要解决的技术问题是，提供一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器，该 传感器具有易制作、测量范围大、测量精度高、性能稳定可靠、易与系统及其它光纤器件连 接等优点，以克服现有技术存在的机械式测量速度慢、精确度低，电磁测量易受电磁干扰， 光学测量受到光直线传播的约束等不足。
【发明内容】
[0005] 本发明技术方案如下：该传感器包括壳体、悬臂梁、触头、基座、石墨滑槽、固定臂、 传动轴、滑轮、回位弹簧、螺旋滑槽、应变光栅、温变光栅，所述的悬臂梁固定在基座上，基座 分别通过石墨滑槽安装于固定臂上，固定臂焊接在壳体上；所述的悬臂梁上粘贴有温变光 栅，悬臂梁上粘贴有应变光栅，光纤由密封堵头引入或引出；所述的滑轮固定于传动轴上， 传动轴上设有回位弹簧、螺旋滑槽，传动轴两端通过滚动轴承固定在壳体上；所述的触头一 端固定在悬臂梁端头，另一端与螺旋滑槽接触；所述的钢丝绳一端缠绕在滑轮上，另一端伸 出壳体连接锚头，锚头上设有锚片。
[0006] 所述的基座通过石墨滑槽可在固定臂上一定范围内轴向移动。
[0007] 所述的悬臂梁上分别粘贴有温变光栅和应变光栅，且温变光栅、应变光栅在悬臂 梁上的粘贴长度及粘贴位置均相同，光纤由密封堵头引入或引出。
[0008] 所述的滑轮固定于传动轴上，传动轴上设有回位弹簧和螺旋滑槽，传动轴两端通 过滚动轴承固定在壳体上，并采用密封片密封。
[0009] 所述的触头一端固定在其中一个悬臂梁端头，另一端与螺旋滑槽接触。
[0010] 所述的钢丝绳一端缠绕在滑轮上，另一端伸出壳体，连接着锚头，锚头上设有锚 片。
[0011] 作为优选，所述的悬臂梁为等截面悬臂梁。
[0012] 作为优选，所述的基座、石墨滑槽、固定臂外观均为矩形，石墨滑槽嵌于基座内，固 定臂嵌于石墨滑槽中心。
[0013] 作为优选，所述的悬臂梁上粘贴光栅所用的粘贴剂为环氧树脂胶。
[0014] 作为优选，所述的密封堵头、密封片均采用橡胶类弹性体材料。
[0015] 作为优选，所述的滑轮直径约为传动轴直径的5~10倍。
[0016] 作为优选，所述的螺旋滑槽的槽深按对数螺旋线渐变。
[0017] 作为优选，所述的回位弹簧刚度数值上至少要小于岩土体抗剪强度的1%。
[0018] 作为优选，所述的钢丝绳为不锈钢钢丝绳。
[0019] 作为优选，所述的锚片为不锈钢制成，厚度约Imm左右，可弹性弯折。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果体现在： (1) 结构简单，造价低； (2) 可用于各种基坑、边坡及隧道等现场工程位移监测，应用范围广； (3) 所测位置的位移经滑轮、悬臂梁二次缩小，测量范围大； (4) 所测位置的位移传递关系明确，测量精度可靠。
【附图说明】
[0021] 附图1是本发明中光纤光栅传感器的俯视透视图； 附图2是本发明中光纤光栅传感器的仰视透视图； 附图3是本发明中光纤光栅传感器的侧视透视图。
[0022] 图中标号：1为壳体、2为基座、3为悬臂梁、4为固定臂、5为光纤、6为光纤、7为固 定臂、8为基座、9为悬臂梁、10为滑轮、11为回位弹簧、12为光纤、13为螺旋滑槽、14为光 纤、15为钢丝绳、16为锚片、17为锚头、18为密封堵头、19为滚动轴承、20为传动轴、21为密 封片、22为应变光栅、23为温变光栅、24为密封堵头、25为触头、26为石墨滑槽、27为石墨 滑槽。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实例对本发明进行详细说明。
[0024] 一种用于工程位移测量的光纤光栅传感器，如图1、2、3所示，该传感器包括壳体 1、悬臂梁3、9、触头25、基座2、8、石墨滑槽27、26、固定臂4、7、传动轴20、滑轮10、回位弹 簧11、螺旋滑槽13、滚动轴承19、密封片21、钢丝绳15、锚头17、锚片16、光纤5、6、12、14、 应变光栅22、温变光栅23、密封堵头18、24等。
[0025] 所述的悬臂梁3、9固定在基座2、8上，基座2、8通过石墨滑槽27、26安装于固定 臂4、7上，并可在固定臂4、7上一定范围轴向移动，固定臂4、7焊接在壳体1上；所述的悬 臂梁3上粘贴有温变光栅23,悬臂梁9上粘贴有应变光栅22,且温变光栅23、应变光栅22 在悬臂梁3、悬臂梁9上的粘贴长度及粘贴位置均相同，光纤5、6、12、14由密封堵头24、18 引入或引出；所述的滑轮10固定于传动轴20上，可与传动轴20 -起转动，传动轴20上设 有回位弹簧11、螺旋滑槽13,两端通过滚动轴承19固定在壳体1上，滚动轴承19内、外侧 均设有密封片21 ;所述的触头25 -端固定在悬臂梁9端头，另一端与螺旋滑槽13接触；所 述的钢丝绳15 -端缠绕在滑轮10上，另一端伸出壳体1，连接着锚头17,锚头17上设有锚 片16。
[0026] 当需要监测基坑、边坡或隧道等工程中表层或深层岩土体位移时，将锚头17及锚 片16锚定于所测岩土体位置处，调节光纤光栅传感器的触头25至螺旋滑槽13的中部，此 时，悬臂梁9下方受拉，也即应变光栅22预受拉，然后再将壳体1安装在固定位置上；当所 测岩土体发生位移时，锚头17及锚片16带动钢丝绳15伸展或收缩，由于钢丝绳15缠绕在 滑轮10上，故在回位弹簧11的配合下，滑轮10正转或逆转；传动轴20与滑轮10固定在一 起，且传动轴20两端设有滚动轴承19,因而传动轴20也随着滑轮10正转或逆转；传动轴 20