專利名稱：一種光纖光柵測(cè)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種光纖光柵測(cè)力裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)力裝置，特別涉及一種光纖光柵測(cè)力裝置。
背景技術(shù)：
在巖土工程邊坡、地下洞室及其它土木建筑結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)中，常采用錨桿或錨索測(cè)力計(jì)對(duì)錨桿或錨索的加載及其在時(shí)間作用下的應(yīng)力變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于測(cè)量環(huán)境情況復(fù)雜，因此錨桿或錨索測(cè)力計(jì)的測(cè)量穩(wěn)定性一直是工程界較為關(guān)心的問題?，F(xiàn)有的錨桿或錨索壓力測(cè)量?jī)x器采用的電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量，由于電阻應(yīng)變式傳感器自身存在抗雷擊性能差，抗電磁干擾性能低的缺點(diǎn)，導(dǎo)致現(xiàn)有的錨桿或錨索壓力測(cè)量?jī)x器的測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性不高，可靠性差。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型專利針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中錨桿或錨索測(cè)力裝置測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性不高，可靠性差的缺點(diǎn)，提出一種光纖光柵測(cè)力裝置，該裝置抗雷擊性能好，抗電磁干擾性能強(qiáng)，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定可靠，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)量。為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案?！N光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于其包括腔體、外殼和置于外殼內(nèi)的彈簧管、應(yīng)變梁和光纖；待測(cè)物與在待測(cè)物作用力下體積可變的腔體連接；所述腔體上設(shè)置有供腔體內(nèi)液體進(jìn)出的腔體開口 ；所述腔體開口與所述彈簧管的開口端相連；所述彈簧管的封閉端與所述應(yīng)變梁的一端連接；所述應(yīng)變梁的另一端固定于所述外殼；所述應(yīng)變梁上設(shè)置有用于感應(yīng)應(yīng)變梁形變的應(yīng)變光柵，所述應(yīng)變光柵通過(guò)光纖與光纖光柵信號(hào)分析儀連接。其中，所述外殼內(nèi)設(shè)置有溫補(bǔ)梁，所述溫補(bǔ)梁上設(shè)置有與應(yīng)變光柵串聯(lián)的溫補(bǔ)光柵。其中，所述腔體由外套和置于外套中與所述外套活動(dòng)連接的活塞相互配合形成；所述腔體開口設(shè)置于外套；所述待測(cè)物通過(guò)活塞上的待測(cè)物安裝孔與活塞連接；其中，所述外殼內(nèi)還安裝有用于固定彈簧管的彈簧管座；所述彈簧管座設(shè)置有彈簧管座通路，所述彈簧管座通路一端與所述腔體開口連接，另一端與所述彈簧管的開口端連接。其中，所述腔體開口與所述彈簧管開口端通過(guò)管連接。本實(shí)用新型提供的光纖光柵測(cè)力裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是由于采用光柵光纖作為壓力信號(hào)的傳感器，一般電磁輻射的頻率比光波低許多，所以在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁干擾的影響，因此，本實(shí)用新型抗雷擊性能好，抗電磁干擾強(qiáng)，測(cè)量得到的數(shù)據(jù)受電磁影響小，穩(wěn)定可靠；由于光纖傳輸本身信號(hào)損耗小，因此可通過(guò)增加光纖的長(zhǎng)度來(lái)滿足遠(yuǎn)距離測(cè)量的需要。

[0012]圖I為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I所示腔體的A-A剖面示意圖。圖I至圖2中，I錨桿，2腔體，21外套，22活塞，3外殼，42光纖，421應(yīng)變光柵，422溫補(bǔ)光柵，43彈簧管座，44應(yīng)變梁，45彈簧管，46溫補(bǔ)梁，47管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。如圖I所示的光纖光柵測(cè)力裝置，其包括腔體2、外殼3和置于外殼3內(nèi)的彈簧管45、應(yīng)變梁44和光纖42。由圖2可看出，腔體2由外套21圍設(shè)在活塞22外部形成，通過(guò)螺母等固定于巖層 上，腔體2內(nèi)盛裝有液體；待測(cè)物錨桿I穿過(guò)腔體2，一端插入巖層內(nèi)部感受巖層內(nèi)部變化，一端安裝在活塞22上的錨桿安裝孔上；外套21上設(shè)置有腔體開口，安裝在活塞22上的錨桿I受到巖層內(nèi)部變化產(chǎn)生的力時(shí)帶動(dòng)活塞22 —起運(yùn)動(dòng)，此時(shí)活塞22向腔體2所在一側(cè)運(yùn)動(dòng)，腔體22的體積縮小，腔體2內(nèi)的液體通過(guò)該腔體開口進(jìn)入管47 ;腔體內(nèi)液體具體不做限制，優(yōu)選具有潤(rùn)滑、防腐、防銹功能的油性液體。腔體2也可以是液壓油缸的油腔，在液壓油缸的油腔上設(shè)置一油腔開口，錨桿I與液壓油缸的活塞桿連接，錨桿I帶動(dòng)活塞桿運(yùn)動(dòng)，油腔體積變化，液體可通過(guò)油腔開口進(jìn)入管47 ;腔體2還可以選用在受到外力擠壓時(shí)可以產(chǎn)生形變的橡膠囊腔，錨桿I與囊腔外壁相抵觸，工作時(shí)，將囊腔位置固定，錨桿I與囊腔外壁相抵接，當(dāng)錨桿I受外力產(chǎn)生位移時(shí)擠壓囊腔，使囊腔發(fā)生形變，囊腔內(nèi)的液體從腔體開口擠入管47。外殼3底部安裝有內(nèi)部設(shè)置有彈簧管座通路的彈簧管座43，，彈簧管座通路進(jìn)口端與管47連接，出口端與彈簧管45的開口端相連接；液體經(jīng)管47進(jìn)入彈簧管座43，流經(jīng)彈簧管座通路后進(jìn)入彈簧管45 ;彈簧管45的封閉端通過(guò)螺栓和鋼絲與應(yīng)變梁44的一端連接，應(yīng)變梁44的另一段固定于外殼3內(nèi)。彈簧管45為用彈性材料制作的中空管，可以是如圖I所示的C形，還可以是螺旋形或盤簧形等形狀，具體形狀不限制，當(dāng)液體進(jìn)入彈簧管45時(shí)，彈簧管45在流體壓力作用下發(fā)生變形，封閉端產(chǎn)生位移，此時(shí)彈簧管45的封閉端對(duì)應(yīng)變梁44產(chǎn)生拉力，使得應(yīng)變梁44在該拉力的作用下發(fā)生形變；光纖42的應(yīng)變光柵421粘貼在應(yīng)變梁44的固定端和連接端之間，用于感受應(yīng)變梁44的形變，光纖42將應(yīng)變光柵421感受到的信號(hào)傳輸給光纖光柵信號(hào)分析儀。如圖I所示的光纖光柵測(cè)力裝置，工作時(shí)，錨桿I受到外力作用發(fā)生位移，帶動(dòng)活塞22運(yùn)動(dòng)，使得腔體2內(nèi)的液壓油在該擠壓力的作用下經(jīng)油管47、彈簧管座43擠進(jìn)彈簧管45 ;彈簧管45的在液壓油的作用下發(fā)生形變，彈簧管45的封閉端產(chǎn)生位移，彈簧管45的封閉端通過(guò)螺栓和鋼絲對(duì)應(yīng)變梁44施加作用力，使應(yīng)變梁44發(fā)生彎曲形變；應(yīng)變梁44的彎曲形變被粘貼在其上的應(yīng)變光柵421感知，并通過(guò)光纖42將感知信號(hào)傳送到光纖光柵信號(hào)分析儀；光纖光柵分析儀將接收到的光柵波長(zhǎng)變化信號(hào)通過(guò)分析，轉(zhuǎn)換成錨桿I所受到的外力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)錨桿I受力的測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，由于光纖光柵在工作中不可避免的會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，而環(huán)境溫度的改變將直接導(dǎo)致測(cè)量值發(fā)生漂移變化，為解決這一問題，本實(shí)用新型做了進(jìn)一步改進(jìn)光纖42上還設(shè)置有與應(yīng)變光柵421串聯(lián)的溫補(bǔ)光柵422，溫補(bǔ)光柵422粘貼在設(shè)置于外殼3內(nèi)的溫補(bǔ)梁46上。工作時(shí)，溫補(bǔ)梁46不受力，因此粘貼在其上的溫補(bǔ)光柵422只受到環(huán)境溫度的影響，而應(yīng)變光柵421既受到應(yīng)變梁應(yīng)變作用力的影響，又受到環(huán)境溫度的影響。當(dāng)溫補(bǔ)光柵422的與應(yīng)變光柵421受到的環(huán)境溫度影響相同時(shí)，將應(yīng)變光柵421的測(cè)量值減去溫補(bǔ)光柵422的測(cè)量值，即可去除溫度對(duì)測(cè)量值的影響，實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)補(bǔ)償，使測(cè)量數(shù)值更加可靠。由于采用光柵光纖作為壓力信號(hào)的傳感器，一般電磁輻射的頻率比光波低許多，所以在光纖中傳輸?shù)墓庑盘?hào)不受電磁干擾的影響，因此，本實(shí)用新型抗雷擊性能好，抗電磁干擾強(qiáng)，測(cè)量得到的數(shù)據(jù)受電磁影響小，穩(wěn)定可靠；由于光纖傳輸本身信號(hào)損耗小，因此可通過(guò)增加光纖的長(zhǎng)度來(lái)滿足遠(yuǎn)距離測(cè)量的需要。另外，本使用新型以彈簧管45作為傳遞力的彈性元件，可通過(guò)更換不同的彈簧管45實(shí)現(xiàn)不同量程的轉(zhuǎn)換，便于擴(kuò)大測(cè)力裝置的檢測(cè)范圍，同有目的地選擇與測(cè)量值范圍相適應(yīng)的量程，可以減小系統(tǒng)誤差，使測(cè)量的到的結(jié)果更加準(zhǔn)確。本實(shí)用新型中的光纖光柵測(cè)力裝置除可用于測(cè)量錨桿I受力外，還可用于測(cè)量錨索受力，具體操作同錨桿I。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于其包括腔體、外殼和置于外殼內(nèi)的彈簧管、應(yīng)變梁和光纖； 待測(cè)物與在待測(cè)物作用力下體積可變的腔體連接；所述腔體上設(shè)置有供腔體內(nèi)液體進(jìn)出的腔體開口 ；所述腔體開口與所述彈簧管的開口端相連；所述彈簧管的封閉端與所述應(yīng)變梁的一端連接；所述應(yīng)變梁的另一端固定于所述外殼； 所述應(yīng)變梁上設(shè)置有用于感應(yīng)所述應(yīng)變梁形變的應(yīng)變光柵，所述應(yīng)變光柵通過(guò)光纖與光纖光柵信號(hào)分析儀連接。
2.如權(quán)利要求I所述的光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于所述外殼內(nèi)設(shè)置有溫補(bǔ)梁，所述溫補(bǔ)梁上設(shè)置有與所述應(yīng)變光柵串聯(lián)的溫補(bǔ)光柵。
3.如權(quán)利要求I或2所述的光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于所述腔體由外套和置于外套中與所述外套活動(dòng)連接的活塞相互配合形成；所述腔體開口設(shè)置于所述外套；所述待測(cè)物通過(guò)所述活塞上的待測(cè)物安裝孔與所述活塞連接。.
4.如權(quán)利要求I或2所述的光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于所述外殼內(nèi)還安裝有用于固定彈簧管的彈簧管座；所述彈簧管座設(shè)置有彈簧管座通路，所述彈簧管座通路一端與所述腔體開口連接，另一端與所述彈簧管的開口端連接。
5.如權(quán)利要求I所述的光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于所述腔體開口與所述彈簧管開口端通過(guò)管連接。
6.如權(quán)利要求I所述的光纖光柵測(cè)力裝置，其特征在于所述待測(cè)物為錨桿或錨索。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種光纖光柵測(cè)力裝置，其包括腔體、外殼和置于外殼內(nèi)的彈簧管、應(yīng)變梁和光纖；待測(cè)物與在待測(cè)物作用力下體積可變的腔體連接；所述腔體上設(shè)置有供腔體內(nèi)液體進(jìn)出的腔體開口；所述腔體開口與所述彈簧管的開口端相連；所述彈簧管的封閉端與所述應(yīng)變梁的一端連接；所述應(yīng)變梁的另一端固定于所述外殼；所述應(yīng)變梁上設(shè)置有用于感應(yīng)應(yīng)變梁形變的應(yīng)變光柵，所述應(yīng)變光柵通過(guò)光纖與光纖光柵信號(hào)分析儀連接。本實(shí)用新型抗雷擊性能好，抗電磁干擾強(qiáng)，測(cè)量得到的數(shù)據(jù)受電磁影響小，穩(wěn)定可靠，可通過(guò)增加光纖的長(zhǎng)度來(lái)滿足遠(yuǎn)距離測(cè)量的需要。
文檔編號(hào)G01L1/24GK202471317SQ201220021388
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者何唯平, 孟申慶, 張恒, 張 杰, 鄭煒 申請(qǐng)人:上海啟鵬工程材料科技有限公司, 深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司