一種用于工程位移測量的光纖光柵傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖光柵位移測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于工程位移測量的光 纖光柵傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 基坑、邊坡及隧道等工程施工風險高、影響范圍大，為保證工程的順利進行，需對 工程本身及周圍環(huán)境進行多項安全監(jiān)控，從而為施工提供準確信息。其中，監(jiān)控量測巖土體 表層或深層的位移對認識巖土體的破壞機理，修正或改進巖土體計算模型，確保工程的安 全可靠具有重要意義。
[0003] 目前，基坑、邊坡及隧道等工程中表層或深層巖土體位移的監(jiān)測常采用機械式測 量、電磁測量或光學測量等方法。機械式測量速度慢、精確度低；電磁測量易受電磁干擾； 光學測量雖然精確度高，但受到光直線傳播的約束，因此，不適合監(jiān)測工程現(xiàn)場表層或深層 巖土體位移的需求。
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于工程位移測量的光纖光柵傳感器，該 傳感器具有易制作、測量范圍大、測量精度高、性能穩(wěn)定可靠、易與系統(tǒng)及其它光纖器件連 接等優(yōu)點，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的機械式測量速度慢、精確度低，電磁測量易受電磁干擾， 光學測量受到光直線傳播的約束等不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案如下：該傳感器包括殼體、懸臂梁、觸頭、基座、石墨滑槽、固定臂、 傳動軸、滑輪、回位彈簧、螺旋滑槽、應變光柵、溫變光柵，所述的懸臂梁固定在基座上，基座 分別通過石墨滑槽安裝于固定臂上，固定臂焊接在殼體上；所述的懸臂梁上粘貼有溫變光 柵，懸臂梁上粘貼有應變光柵，光纖由密封堵頭引入或引出；所述的滑輪固定于傳動軸上， 傳動軸上設(shè)有回位彈簧、螺旋滑槽，傳動軸兩端通過滾動軸承固定在殼體上；所述的觸頭一 端固定在懸臂梁端頭，另一端與螺旋滑槽接觸；所述的鋼絲繩一端纏繞在滑輪上，另一端伸 出殼體連接錨頭，錨頭上設(shè)有錨片。
[0006] 所述的基座通過石墨滑槽可在固定臂上一定范圍內(nèi)軸向移動。
[0007] 所述的懸臂梁上分別粘貼有溫變光柵和應變光柵，且溫變光柵、應變光柵在懸臂 梁上的粘貼長度及粘貼位置均相同，光纖由密封堵頭引入或引出。
[0008] 所述的滑輪固定于傳動軸上，傳動軸上設(shè)有回位彈簧和螺旋滑槽，傳動軸兩端通 過滾動軸承固定在殼體上，并采用密封片密封。
[0009] 所述的觸頭一端固定在其中一個懸臂梁端頭，另一端與螺旋滑槽接觸。
[0010] 所述的鋼絲繩一端纏繞在滑輪上，另一端伸出殼體，連接著錨頭，錨頭上設(shè)有錨 片。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的懸臂梁為等截面懸臂梁。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的基座、石墨滑槽、固定臂外觀均為矩形，石墨滑槽嵌于基座內(nèi)，固 定臂嵌于石墨滑槽中心。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的懸臂梁上粘貼光柵所用的粘貼劑為環(huán)氧樹脂膠。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的密封堵頭、密封片均采用橡膠類彈性體材料。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的滑輪直徑約為傳動軸直徑的5~10倍。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的螺旋滑槽的槽深按對數(shù)螺旋線漸變。
[0017] 作為優(yōu)選，所述的回位彈簧剛度數(shù)值上至少要小于巖土體抗剪強度的1%。
[0018] 作為優(yōu)選，所述的鋼絲繩為不銹鋼鋼絲繩。
[0019] 作為優(yōu)選，所述的錨片為不銹鋼制成，厚度約Imm左右，可彈性彎折。
[0020] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在： (1) 結(jié)構(gòu)簡單，造價低； (2) 可用于各種基坑、邊坡及隧道等現(xiàn)場工程位移監(jiān)測，應用范圍廣； (3) 所測位置的位移經(jīng)滑輪、懸臂梁二次縮小，測量范圍大； (4) 所測位置的位移傳遞關(guān)系明確，測量精度可靠。
【附圖說明】
[0021] 附圖1是本發(fā)明中光纖光柵傳感器的俯視透視圖； 附圖2是本發(fā)明中光纖光柵傳感器的仰視透視圖； 附圖3是本發(fā)明中光纖光柵傳感器的側(cè)視透視圖。
[0022] 圖中標號：1為殼體、2為基座、3為懸臂梁、4為固定臂、5為光纖、6為光纖、7為固 定臂、8為基座、9為懸臂梁、10為滑輪、11為回位彈簧、12為光纖、13為螺旋滑槽、14為光 纖、15為鋼絲繩、16為錨片、17為錨頭、18為密封堵頭、19為滾動軸承、20為傳動軸、21為密 封片、22為應變光柵、23為溫變光柵、24為密封堵頭、25為觸頭、26為石墨滑槽、27為石墨 滑槽。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0024] 一種用于工程位移測量的光纖光柵傳感器，如圖1、2、3所示，該傳感器包括殼體 1、懸臂梁3、9、觸頭25、基座2、8、石墨滑槽27、26、固定臂4、7、傳動軸20、滑輪10、回位彈 簧11、螺旋滑槽13、滾動軸承19、密封片21、鋼絲繩15、錨頭17、錨片16、光纖5、6、12、14、 應變光柵22、溫變光柵23、密封堵頭18、24等。
[0025] 所述的懸臂梁3、9固定在基座2、8上，基座2、8通過石墨滑槽27、26安裝于固定 臂4、7上，并可在固定臂4、7上一定范圍軸向移動，固定臂4、7焊接在殼體1上；所述的懸 臂梁3上粘貼有溫變光柵23,懸臂梁9上粘貼有應變光柵22,且溫變光柵23、應變光柵22 在懸臂梁3、懸臂梁9上的粘貼長度及粘貼位置均相同，光纖5、6、12、14由密封堵頭24、18 引入或引出；所述的滑輪10固定于傳動軸20上，可與傳動軸20 -起轉(zhuǎn)動，傳動軸20上設(shè) 有回位彈簧11、螺旋滑槽13,兩端通過滾動軸承19固定在殼體1上，滾動軸承19內(nèi)、外側(cè) 均設(shè)有密封片21 ;所述的觸頭25 -端固定在懸臂梁9端頭，另一端與螺旋滑槽13接觸；所 述的鋼絲繩15 -端纏繞在滑輪10上，另一端伸出殼體1，連接著錨頭17,錨頭17上設(shè)有錨 片16。
[0026] 當需要監(jiān)測基坑、邊坡或隧道等工程中表層或深層巖土體位移時，將錨頭17及錨 片16錨定于所測巖土體位置處，調(diào)節(jié)光纖光柵傳感器的觸頭25至螺旋滑槽13的中部，此 時，懸臂梁9下方受拉，也即應變光柵22預受拉，然后再將殼體1安裝在固定位置上；當所 測巖土體發(fā)生位移時，錨頭17及錨片16帶動鋼絲繩15伸展或收縮，由于鋼絲繩15纏繞在 滑輪10上，故在回位彈簧11的配合下，滑輪10正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)；傳動軸20與滑輪10固定在一 起，且傳動軸20兩端設(shè)有滾動軸承19,因而傳動軸20也隨著滑輪10正轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)；傳動軸 20