一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀的制作方法
【專利摘要】一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，包括下套筒和下段插入下套筒的上套筒；在上套筒底部端面通過(guò)螺栓封蓋有環(huán)狀膜片；在環(huán)狀膜片上連接有壓簧，壓簧上端連接有與上套筒頂端平齊的承壓板；在環(huán)狀膜片底部固定有傳壓桿，傳壓桿底端與設(shè)置在下套筒內(nèi)的等強(qiáng)度懸臂梁接觸，該等強(qiáng)度懸臂梁的固定端與下套筒的殼體連接，光纖Bragg光柵粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵通過(guò)下套筒下段開(kāi)設(shè)的光纖引出孔與外接光纖跳線相連接；在下套筒底端設(shè)有底蓋板通過(guò)螺栓封蓋下套筒底端。本發(fā)明具有量程范圍適應(yīng)性強(qiáng)、沉降儀標(biāo)定簡(jiǎn)單的顯著優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種測(cè)量地基沉降量的光纖Bragg光柵沉降儀，屬于光電子測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]地基沉降又稱地面下陷或地陷，是指在一定的地表面積發(fā)生的地面水平面降低的現(xiàn)象。建筑物的荷載，土的濕陷或脹縮，凍脹或融化，地下水的升降，施工影響，震動(dòng)等都影響著軟土地基的沉降。地基沉降將導(dǎo)致建筑物和生產(chǎn)設(shè)施的毀壞，因此，為保證工程的安全運(yùn)行，監(jiān)督施工質(zhì)量和預(yù)防工程事故，需對(duì)高層建筑等進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。電磁式自動(dòng)化沉降儀以其施工簡(jiǎn)單、成本低、操作方便等特點(diǎn)適用于土石壩的分層沉降量的監(jiān)測(cè)，其測(cè)量精度較高，速度較快。但受外界環(huán)境因素的影響，百米長(zhǎng)的沉降測(cè)尺經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)線斷裂或進(jìn)水短路的現(xiàn)象，導(dǎo)致自動(dòng)化沉降儀無(wú)法正常測(cè)量。(張阿峰“電磁式自動(dòng)化沉降儀測(cè)尺的改進(jìn)技術(shù)”《水利發(fā)電》，2012年2月刊，第38卷第2期)。
[0003]本文提出一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，該沉降儀采用雙套管、壓簧、環(huán)狀膜片、傳壓桿、等強(qiáng)度懸臂梁、光纖Bragg光柵相結(jié)合的方式來(lái)測(cè)量大壩、公路、建筑的沉降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)沉降量的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，抗干擾性強(qiáng)，準(zhǔn)確度高。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的所采取的技術(shù)方案是:
[0006]一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，本發(fā)明特征是:包括下套筒和下段插入下套筒的上套筒；在上套筒底部端面通過(guò)螺栓A封蓋有環(huán)狀膜片；在環(huán)狀膜片上連接有壓簧，壓簧上端連接有與上套筒頂端平齊的承壓板；在環(huán)狀膜片底部固定有傳壓桿，傳壓桿底端與設(shè)置在下套筒內(nèi)的等強(qiáng)度懸臂梁接觸，該等強(qiáng)度懸臂梁的固定端與下套筒的殼體連接，光纖Bragg光柵粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵通過(guò)下套筒下段開(kāi)設(shè)的光纖引出孔與外接光纖跳線相連接；在下套筒底端設(shè)有底蓋板通過(guò)螺栓B封蓋下套筒底端。
[0007]本發(fā)明可上下移動(dòng)的承壓板因地質(zhì)沉降產(chǎn)生向下產(chǎn)生位移，進(jìn)而使壓簧發(fā)生壓縮形變，壓簧因而將壓縮的反作用力施加在處于上套筒和下套筒之間的環(huán)狀膜片上，環(huán)狀膜片通過(guò)傳壓桿將擾度傳遞給位于下套筒中的等強(qiáng)度懸臂梁的自由端，最終導(dǎo)致粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上表面中心軸線上的光纖Bragg光柵波長(zhǎng)移位，通過(guò)對(duì)光纖Bragg光柵波長(zhǎng)移位的測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)沉降量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0008]雙套管光纖Bragg光柵沉降儀的外接光纖跳線與光纖解調(diào)儀的通道接口連接，利用解調(diào)儀可得到光纖Bragg光柵中心波長(zhǎng)的移位值，然后將沉降量的值反算出來(lái)，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)與沉降量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。[0009]本發(fā)明的有益效果是:
[0010]1、量程范圍適應(yīng)性強(qiáng)。由于采用雙膜結(jié)構(gòu)和可自由移動(dòng)的承壓板，通過(guò)改變上套筒的長(zhǎng)度或改變壓簧的勁度系數(shù)K的強(qiáng)度，可以調(diào)整沉降儀的測(cè)量量程范圍，針對(duì)不同需求的量程范圍具有有很好地適應(yīng)性。
[0011]2、標(biāo)定簡(jiǎn)單。本發(fā)明采用雙套筒結(jié)構(gòu)，使沉降儀的標(biāo)定曲線不因所接觸的地基土質(zhì)種類不同而有明顯差異，從而大大簡(jiǎn)化了沉降儀的標(biāo)定。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為雙套管式光纖Bragg光柵沉降儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中各標(biāo)號(hào)依次表示:可上下移動(dòng)的承壓板(1)，壓簧(2)，上套筒(3)，下套筒(4)，環(huán)狀膜片(5)，螺栓A (6)，傳壓桿(7)，等強(qiáng)度懸臂梁(8)，光纖引出孔(9)，外接光纖跳線(10)，光纖Bragg光柵(11)，底蓋板(12)，螺栓B (13)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，本發(fā)明特征是:包括下套筒4和下段插入下套筒4的上套筒3 ;在上套筒3底部端面通過(guò)螺栓A6封蓋有環(huán)狀膜片5 ;在環(huán)狀膜片5上連接有壓簧2，壓簧2上端連接有與上套筒3頂端平齊的承壓板I ;在環(huán)狀膜片5底部固定有傳壓桿7，傳壓桿7底端與設(shè)置在下套筒4內(nèi)的等強(qiáng)度懸臂梁8接觸，該等強(qiáng)度懸臂梁8的固定端與下套筒4的殼體連接，光纖Bragg光柵11粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁8上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵11通過(guò)下套筒4下段開(kāi)設(shè)的光纖引出孔9與外接光纖跳線10相連接；在下套筒4底端設(shè) 有底蓋板12通過(guò)螺栓B13封蓋下套筒4底端。
[0015]本發(fā)明可上下移動(dòng)的承壓板I因地質(zhì)沉降產(chǎn)生向下產(chǎn)生位移，進(jìn)而使壓簧2發(fā)生壓縮形變，壓簧2因而將壓縮的反作用力施加在處于上套筒3和下套筒4之間的環(huán)狀膜片5上，環(huán)狀膜片5通過(guò)傳壓桿7將擾度傳遞給位于下套筒4中的等強(qiáng)度懸臂梁8的自由端，最終導(dǎo)致粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁上表面中心軸線上的光纖Bragg光柵11波長(zhǎng)移位，通過(guò)對(duì)光纖Bragg光柵波長(zhǎng)移位的測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)沉降量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0016]雙套管光纖Bragg光柵沉降儀的外接光纖跳線與光纖解調(diào)儀的通道接口連接，利用解調(diào)儀可得到光纖Bragg光柵中心波長(zhǎng)的移位值，然后將沉降量的值反算出來(lái)，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)與沉降量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0017]本發(fā)明技術(shù)的數(shù)學(xué)模型如下:
[0018]光纖Bragg光柵均勻軸向應(yīng)變引起的波長(zhǎng)移位為:
[0019]Λ λΒ=λΒ(1-Ρε) ε(I)
[0020]式(I沖，λ B為光纖Bragg光柵的中心波長(zhǎng)，Δ λ Β為中心波長(zhǎng)移位量，Pe=0.22為有效彈-光系數(shù)，ε為軸向應(yīng)變量。
[0021]當(dāng)可自由移動(dòng)的承壓板向下移動(dòng)Λχ (沉降量)時(shí)，壓簧同時(shí)產(chǎn)生Λχ (沉降量)的壓縮彈性形變，根據(jù)Hooke彈性定律，作用在環(huán)狀膜片上的壓力為:
[0022]F=kAx(2)
[0023]式(2)中，F(xiàn)為作用在環(huán)狀膜片上的壓力，Λχ為壓簧的壓縮形變量(沉降量)，k為壓簧的勁度系數(shù)，它由壓簧材料的性質(zhì)所決定。[0024]壓簧作用在環(huán)狀膜片受到的壓強(qiáng)pO為:
【權(quán)利要求】
1.一種雙套筒式光纖Bragg光柵沉降儀，其特征是:包括下套筒(4)和下段插入下套筒(4)的上套筒(3);在上套筒(3)底部端面通過(guò)螺栓A (6)封蓋有環(huán)狀膜片(5);在環(huán)狀膜片(5 )上連接有壓簧(2 )，壓簧(2 )上端連接有與上套筒(3 )頂端平齊的承壓板(I);在環(huán)狀膜片(5 )底部固定有傳壓桿(7 )，傳壓桿(7 )底端與設(shè)置在下套筒(4 )內(nèi)的等強(qiáng)度懸臂梁(8)接觸，該等強(qiáng)度懸臂梁(8)的固定端與下套筒(4)的殼體連接，光纖Bragg光柵(11)粘貼在等強(qiáng)度懸臂梁(8)上表面的中心軸線上，光纖Bragg光柵(11)通過(guò)下套筒(4)下段開(kāi)設(shè)的光纖引出孔(9)與外接光纖跳線(10)相連接；在下套筒(4)底端設(shè)有底蓋板(12)通過(guò)螺栓B (13)封蓋下套筒(4)底端。
【文檔編號(hào)】G01C5/00GK103822609SQ201410018114
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月15日
【發(fā)明者】王達(dá)達(dá), 胡明耀, 王洪亮, 李川, 張少泉, 陳曉蕓, 李英娜 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司