CN103528728A - 用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器 - Google Patents

Abstract

用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，包括上盖，下包体，光纤光栅传感芯体和光纤，上盖成型有传感器插孔，U型卡槽，光纤出线口和应力台面；上盖与下包体之间配合，组合在一起，形成光纤光栅传感芯体承载机构和保护机构；传感器插孔为盲孔，封口一端伸入下包体内，形成应力台面；光纤光栅传感芯体固定在应力台面外侧，光纤与光纤光栅传感芯体连接，并从光纤出线口引出。本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器安全性高，可靠性高，精度高，结构简单，使用寿命长。

Description

用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器

技术领域

本发明涉及一种光纤光栅传感器，特别是一种用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器。

背景技术

液压支架作为煤矿工作面生产的支护设备，其工作状态直接影响到煤矿生产安全，因此，在煤矿生产中，必须对液压支架的工作阻力进行实时监测。目前，液压支架工作阻力监测设备采用的传感器大多数是应变式传感器。应变式传感器工作原理是：先通过应变传感器信号接收元件发生形变来反应液压支架工作阻力变化，然后再通过应变式传感器信号转换元件将应变转换成电信号，最后通过传输元件将电信号传输给接收存储设备。由于，最后信号传输是通过电信号传输的，因此，在传输过程中，传输元件必然受到电磁场和环境的影响，例如，环境湿度太大往往会引起电路短路，进而导致信号传输失败。如果是在高温和易燃、易爆环境中，电信号传输则还可能造成严重的安全事故。

由于应变式传感器上述缺点，在对液压支架工作阻力进行监测时，采用光纤光栅传感器更为理想。例如，专利CN101782443B公开了一种综采液压支架光纤光栅压力传感器。此压力传感器包括圆柱形外壳，外壳内包括压力油腔、密封圈、感测活塞和蝶形弹簧以及感测光纤光栅。这种压力传感器虽然由于采用光纤光栅感应液压支架工作阻力并进行传输，安全性较高，传输效果较好，但由于采用弹性密闭筒体、感测活塞和蝶形弹簧等部件及油压内腔等结构，使得传感器结构复杂，且由于液压支架工作阻力需多次传递才由光纤光栅感应，将导致较大的监测误差，造成监测精度较低。

综上所述，现有技术中尚没有一种用于监测液压支架工作阻力安全性高，传输信号理想且结构简单，精度高的传感器。

发明内容

为了解决用于监测液压支架工作阻力的现有应变式传感器安全性低，可靠性差的技术问题，本发明提供了一种用于监测液压支架工作阻力安全性高，可靠性高的光纤光栅传感器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，包括上盖，下包体，光纤光栅传感芯体和光纤，所述上盖成型有传感器插孔，U型卡槽，光纤出线口和应力台面；所述上盖与下包体之间配合，组合在一起，形成所述光纤光栅传感芯体承载机构和保护机构；所述传感器插孔为盲孔，封口一端伸入所述下包体内，形成所述应力台面；所述光纤光栅传感芯体固定在所述应力台面外侧，所述光纤与所述光纤光栅传感芯体连接，并从所述光纤出线口引出。

在上述用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器中，所述上盖周边成型有外螺纹，所述下包体上端成型有内螺纹，所述上盖与所述下包体通过螺纹组合在一起。

在上述用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器中，所述光纤光栅传感芯体焊接在所述应力台面外侧。

在上述用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器中，所述下包体成型有灌胶孔，所述上盖和所述下包体组合后形成的腔体通过所述灌胶孔用环氧树脂灌封。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

①本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，由于采用光纤光栅传感芯体来采集液压支架工作阻力信息，并且采用应力平台直接接受液压支架工作阻力作用的方式进行信号传递，因此，本发明不仅安全性高，可靠性高，且精度高。

②本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，由于光纤光栅传感芯体固定连接在应力台面外侧，而液压支架工作阻力直接作用在应力台面内侧，因此，本发明在保证足够监测精度的情况下，能有效控制应力台面的应变量，减少应力台面疲劳损坏，延长传感器的寿命，进而节省监测成本。

③本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，由于通过上盖和下包体组合结构封装光纤光栅传感芯体，且光纤光栅传感芯体与应力台面分体固定连接在其外侧，因此，本发明在保证足够监测精度的情况下，不仅安全性高，稳定性好而且在光纤光栅传感芯体发生损坏时方便拆卸更换。

④本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，由于在上盖和下包体形成的腔体内用环氧树脂灌封，将光纤光栅传感芯体完全封装在腔体内，更不容易受到外力撞击和振动影响，因此，本发明安全性和可靠性明显更高。

⑤本发明提供的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，由于采用传感器插孔和U型卡槽来连接油管和传感器，因此，本发明安装到液压支架和从液压支架拆除时十分方便。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器主视图；

图2是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器的上盖主视图；

图3是图1A-A向视图；

图4是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器的上盖俯视图；

图5是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器的下包体主视图；

图6是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器的下包体俯视图。

图中标记为：1-上盖，2-下包体，3-光纤光栅传感芯体，4-光纤，5-腔体，101-传感器插孔，102-U型卡槽，103-光纤出线口，104-应力台面，201-灌胶孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1-6所示，是本发明用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器的优选实施例。

所述用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，包括上盖1，下包体2，光纤光栅传感芯体3和光纤4，所述上盖1成型有传感器插孔101，U型卡槽102，光纤出线口103和应力台面104；所述上盖1与下包体2之间配合，组合在一起，形成所述光纤光栅传感芯体3承载机构和保护机构；所述传感器插孔101为盲孔，封口一端伸入所述下包体2内，形成所述应力台面104；所述光纤光栅传感芯体3固定在所述应力台面104外侧，所述光纤4与所述光纤光栅传感芯体3连接，并从所述光纤出线口103引出。

在本实施例中，所述上盖1周边成型有外螺纹，所述下包体2上端成型有内螺纹，所述上盖1与所述下包体2通过螺纹组合在一起。

在本实施例中，所述光纤光栅传感芯体3焊接在所述应力台面104外侧。

在本实施例中，所述下包体2成型有灌胶孔201，所述上盖1和所述下包体2组合后形成的腔体5通过所述灌胶孔201用环氧树脂灌封。

利用上述用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器进行监测，包括如下步骤：

①将一段油管一端与待监测工作阻力的液压支架上的三通阀连接，另一端插入所述上盖1的所述传感器插孔101，并用U型卡环插入所述U型卡槽加以固定，此时，液压支架工作阻力通过三通阀经由油管传递给所述应力台面104；

②将从所述光纤出线口103引出的光纤4连接到光纤光栅解调设备；

③由于工作阻力对所述应力台面104的作用，引起所述应力台面104的变形，进而引起所述光纤光栅传感芯体3的变形，所述光纤光栅传感芯体3将变形信息通过对光的反射变化传递给所述光纤光栅调解设备，通过所述调解设备的分析，得到液压支架的工作阻力大小。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，包括上盖(1)，下包体(2)，光纤光栅传感芯体(3)和光纤(4)，所述上盖(1)成型有传感器插孔(101)，U型卡槽(102)，光纤出线口(103)和应力台面(104)； 

所述上盖(1)与下包体(2)之间配合，组合在一起，形成所述光纤光栅传感芯体(3)承载机构和保护机构； 

所述传感器插孔(101)为盲孔，封口一端伸入所述下包体(2)内，形成应力台面(104)； 

所述光纤光栅传感芯体(3)固定在所述应力台面(104)外侧，所述光纤(4)与所述光纤光栅传感芯体(3)连接，并从所述光纤出线口(103)引出。 

2.根据权利要求1所述的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，其特征在于：所述上盖(1)周边成型有外螺纹，所述下包体(2)上端成型有内螺纹，所述上盖(1)与所述下包体(2)通过螺纹组合在一起。 

3.根据权利要求2所述的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，其特征在于：所述光纤光栅传感芯体(3)焊接在所述应力台面(104)外侧。 

4.根据权利要求3所述的用于监测液压支架工作阻力的光纤光栅传感器，其特征在于：所述下包体(2)成型有灌胶孔(201)，所述上盖(1)和所述下包体(2)组合后形成的腔体(5)通过所述灌胶孔(201)用环氧树脂灌封。 

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