CN105953751A - 分布式变形测量装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构 - Google Patents

Abstract

一种分布式变形测量装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构，包括：外壳，外壳为底端开放的空心圆筒；一对等强度梁，分别设置在外壳内相对侧，一对等强度梁的内表面或者外表面上的相对侧设置有两个光纤光栅放置位；重物，设置在外壳的底部，重物的两端分别与一对等强度梁固定。由于光纤光栅放置位在相对侧，从而使得在变形时，光纤光栅放置位中一个受正应变作用，另一个受负应变作用，采用光纤光栅的波长漂移量的差值信息作为输出信号，因此，能够消除检测过程中的温度误差，继而，提高了光纤光栅倾角传感器的检测精度。

Description

分布式变形测量装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构

技术领域

本发明涉及传感器检测领域，具体涉及一种分布式变形测量装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构。

背景技术

对沿竖直方向不同高度或者深度处的倾斜、变形信息的监测在高层建筑、电力铁塔、高边坡等工程领域非常重要，通过监测，可掌握它们的倾斜、变形情况以及其变化趋势。这种倾斜或者变形的测量技术中，传统的电测斜仪应用非常普遍，例如在边坡的变形监测中，工作人员通过在边坡内部沿竖直方向钻孔，埋入商业测斜管，将电测斜仪放入测斜管中，从测斜管的底端开始，依次按照等高度的间隔提升电测斜仪，再记录下各个高度处的电测斜仪测量到的变形值，得到边坡沿竖直方向不同高度分布式变形信息。这种测量方法，由于电测斜仪的输出信号为弱电，一方面，仪器的抗电磁干扰能力差，读数不稳定；另一方面，工作人员的每次测量都必须到边坡现场实施，工作开展非常不便，不同的工作人员受主观影响后的读数结果也容易不同，而且无法做到实时监测，对边坡变形无法实时、及时的掌握。光纤光栅传感技术因其抗电磁干扰、可多个传感器串接复用、易于组网测量、可远程实时监测等突出优势，非常适合用于边坡等野外恶劣环境中的实时监测，因此基于光纤光栅原理的分布式变形测量技术的研究不断。

现有技术中，例如文献《基于光纤光栅传感技术的边坡原位测斜及稳定性评估方法》和《基于光纤光栅的高陡边坡及危岩落石监测技术与应用研究》，以及公开号为101713650A的中国专利《一种光纤光栅测斜仪及测斜算法》中，均是将光纤光栅等长度间隔的直接粘贴于测斜管表面，测斜管在边坡变形的作用下产生弯曲变形，光纤光栅感知测斜管的弯曲应变，通过测量光纤光栅在弯曲应变作用下的波长漂移，得出测斜管的应变分布信息，再利用这些应变分布信息，结合理论算法，推导出测斜管的变形信息。现有技术的不足在于：由于光纤光栅直接粘贴在测斜管表面，光纤光栅粘贴处的测斜管弯曲应变不一定为均匀应变，非均匀的应变作用会使光纤光栅产生啁啾现象，导致光纤光栅传感失效；现有技术提供的理论算法，需要通过光纤光栅测量到的弯曲应变反推出测斜管的转角信息，再推导出变形信息，计算麻烦且误差大；光纤光栅直接粘贴在测斜管表面，埋入至边坡等工程内部使用后，无法取出再次应用到其他工程，不可重复性使用，成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于减少利用光纤光栅测量分布式变形的检测误差，提高检测精度。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开一种光纤光栅倾角传感器结构，包括：

外壳，外壳为底端开放的空心圆筒；一对等强度梁，分别设置在外壳内相对侧，一对等强度梁的内表面或者外表面上的相对侧设置有光纤光栅放置位；重物，设置在外壳的底部，重物的两端分别与一对等强度梁固定。

进一步，还包括：多个导向凸起，多个导向凸起设置在外壳的外表面；多个导向凸起分别与多个目标凹槽相匹配。

进一步，还包括：顶板，与外壳的顶端连接，一对等强度梁的顶端分别与顶板连接；顶板上开设有贯穿其上下表面的顶板通孔，顶板通孔与空心圆筒的出纤通孔连通。

进一步，外壳的上表面上设置有环钩。

进一步，还包括：底盖，与外壳的底端连接，以对空心圆筒进行密封；底盖上开设有贯穿其上下表面的底盖通孔，底盖通孔与空心圆筒连通。

进一步，底盖的下表面上设置有环钩。

根据第二方面，本发明实施例公开一种光纤光栅倾角传感器，包括：

上述的光纤光栅倾角传感器结构；一对光纤光栅，分别设置在一对等强度梁的光纤光栅放置位。

根据第三方面，本发明实施例公开一种分布式变形测量装置，包括：

级联的n个上述的光纤光栅倾角传感器，n为大于或等于2的整数；本级传感器的外壳的底端通过绳索连接至下级传感器的外壳的顶端；各光纤光栅的尾纤串接于同一光纤；商业测斜管，为中空结构，内部有凹槽，用于可拆卸放置所述级联的n个所述的光纤光栅倾角传感器。

根据第四方面，本发明实施例公开一种采用上述分布式变形测量装置的分布式变形测量方法，包括：

采集第i+1个光纤光栅倾角传感器的信号得到第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1，其中，i为整数，且1≤i＜n；获取第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对长度L；根据第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1和相对长度L得到第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移d_i+1；累加第1个至第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于前一个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移，得到第i+1个光纤光栅倾角传感器所在位置相对于分布式变形测量装置末端的水平变形位移D_i+1。

进一步，采用如下公式得到相对水平位移d_i+1：d_i+1＝Lsinθ_i+1。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的技术方案，由于在外壳内相对侧上设置一对等强度梁，等强度梁的内表面或者外表面上的相对侧设置有光纤光栅放置位，并且，一对等强度梁分别与重物的两端固定，从而在发生倾斜时，在该重物的作用下，使得该一对等强度梁发生形变，通过放置在光纤光栅放置位上的光纤光栅可以采集到该倾斜值，由于光纤光栅放置位在相对侧，从而使得在变形时，光纤光栅放置位中一个受正应变作用，另一个受负应变作用，可以采用光纤光栅的波长漂移量的差值信息作为输出信号，因此，能够减少检测过程中的温度误差，继而，提高了光纤光栅倾角传感器的检测精度。

作为优选的技术方案，在外壳的外表面设置多个导向凸起，该多个导向凸起分别与多个目标凹槽相匹配，从而，使得光纤光栅倾角传感器能够更好地贴合在目标商业斜管中，并且能够按照多个目标凹槽形成的目标轨迹进行移动。

作为优选的技术方案，在顶板上开设有贯穿其上下表面的出纤通孔，出纤通孔与空心圆筒连通，在底盖上开设有贯穿其上下表面的底盖通孔，底盖通孔与空心圆筒连通，从而使得设置在空心圆筒内的光纤光栅能够通过该出纤通孔或者底盖通孔与上级光纤光栅或者下级光纤光栅进行串接，实现多个光纤光栅的复用。

对于分布式变形测量装置，由于级联了n个光纤光栅倾角传感器，从而，使得该分布式变形测量装置能够置放在较长的商业测斜管中，对商业测斜管内各个目标区域的变形倾斜进行检测。

此外，当完成某次测量工程结束后，即使商业测斜管因固定或者埋入测量对象后无法取出，级联的n个光纤光栅倾角传感器则可从商业测斜管中取出，再次使用时，只需要设置另外的商业测斜管，再将级联的n个光纤光栅倾角传感器放入测斜管中，从而，使得级联的传感器能够重复使用，节约了测量成本。

作为优选的技术方案，顶板的上表面上设置有环钩，底盖的下表面上设置有环钩，从而使得上下级的光纤光栅倾角传感器能够分别通过这些环钩进行机械串接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种光纤光栅倾角传感器结构示意图；

图2为本发明实施例中一种光纤光栅倾角传感器平面示意简图；

图3a和图3b为本发明实施例中一种分布式变形测量装置结构示意，其中，图3a为分布式变形测量装置测量时的一种状态示意图，图3b为分布式变形测量装置测量时的另一种状态示意图；

图4为本发明实施例中一种分布式变形测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参考图1，为本实施例公开的一种光纤光栅倾角传感器结构，包括：外壳1、一对等强度梁10和重物13，其中：

外壳1为底端开放的空心圆筒。需要说明的是，在具体实施例中，所称空心圆筒可以有一定的圆度误差，也可以是类似圆柱的空心柱体结构。

一对等强度梁10分别设置在外壳1内相对侧，该一对等强度梁10的内表面或者外表面上的相对侧设置有光纤光栅放置位。在具体实施例中，在优选的实施例中，该一对等强度梁10为等腰三角形弹性薄板，呈倒等腰三角状设置在空心圆筒，以使等强度梁10受到的应变均匀分布。

重物13设置在外壳1的底部，重物13的两端分别与一对等强度梁10固定。在具体实施例中，重物13可以是圆柱体等规则形状的物体，以使得重物13的重力分布均衡。为便于重物13的两端分别与一对等强度梁10固定，优选地，重物13为立方体，重物13与等强度梁10接触的两侧面上开有与等强度顶端通孔相对应的重物螺纹孔，以实现重物13的两端分别与一对等强度梁10固定。

在优选的实施例中，请参考图1，该光纤光栅倾角传感器结构还包括：多个导向凸起2，多个导向凸起2设置在外壳1的外表面，多个导向凸起2分别与多个目标凹槽相匹配。在具体实施例中，导向凸起2的长度与外壳1的长度相同，在设置导向凸起2时，可以按间隔180°来设置，各导向凸起2可以呈半圆柱形。本实施例中，所称目标凹槽为商业测斜管内的凹槽。

在优选的实施例中，请参考图1，该光纤光栅倾角传感器结构还包括：顶板6，与外壳1的顶端连接，一对等强度梁10的顶端分别与顶板6连接，顶板6上开设有贯穿其上下表面的顶板通孔7，顶板通孔7与空心圆筒的出纤通孔4连通。在具体实施例中，顶板6可以为矩形立方体，顶板通孔7优选开设在顶板6的几何中心位置。在可选的实施例中，在顶板6上开设与空心圆筒上层的螺钉通孔对应的顶板螺纹孔，使用例如2个螺钉穿过螺钉通孔并拧在顶板螺纹孔中，实现顶板与外壳的固定。

在优选的实施例中，请参考图1，在外壳1的上表面上设置有环钩3，在可选的实施例中，环钩3优选设置在外壳1的几何中心位置。为了更好地实现顶板6与空心圆筒的固定，在优选的实施例中，可以在外壳1上环钩3的两侧开有螺钉通孔5，而后，在顶板6上开设顶板螺纹孔8，顶板螺纹孔8的位置分别与螺钉通孔5相对应，以实现顶板6与空心圆筒的顶部固定；在顶板6两个侧面上分别开有至少一对侧面螺纹孔9，以实现顶板6与一对等强度梁10的固定。在优选的实施例中，环钩3、两个螺钉通孔5和导向凸起2的圆心在同一直线上。

在优选的实施例中，请参考图1，该光纤光栅倾角传感器结构还包括：底盖16，底盖16与外壳1的底端连接，以对空心圆筒进行密封；底盖16上开设有贯穿其上下表面的底盖通孔17，底盖通孔17与空心圆筒连通，作为可选的实施例，底盖通孔17优选开设在底盖16的几何中心。作为可选的实施例，底盖16优选为“凸”字形，底盖16上部设置有外螺纹，可与外壳1下方的内螺纹配合，底盖16下部的外圆直径和外壳1外径相同，底盖16和外壳1通过螺纹装配后可将外壳1封闭。在底盖16下表面几何中心处也设置有环钩，在底盖16下表面的环钩的位置设置有底盖通孔17。

在具体实施时，为实现各部件的配合连接，可以在各部件上开设或者设置相应的连接件。作为例子，两个等强度梁10的顶端设置有与顶板6的侧面螺纹孔9匹配的顶端通孔11，等强度梁10的底端设置有底端通孔12。重物13上下表面的中心设置有重物通孔14，两个侧面设置分别有与底端通孔12配合的重物螺纹孔15，通过重物螺纹孔15和底端通孔12实现重物与等强度梁10的固定。

请参考图2，本实施例还公开了一种光纤光栅倾角传感器，包括：上述实施例公开的光纤光栅倾角传感器结构以及一对光纤光栅(FBG1和FBG2)，该一对光纤光栅(FBG1和FBG2)分别设置在一对等强度梁10的光纤光栅放置位。在具体实施例中，将两个光纤光栅(FBG1和FBG2)串接在一根光纤上，具体地，例如，将光纤光栅FBG1粘贴在左侧的等强度梁10的内表面，将光纤光栅FBG2粘贴在右侧的等强度梁10的内表面，或者将光纤光栅FBG1粘贴在左侧的等强度梁10的外表面，将光纤光栅FBG2粘贴在右侧的等强度梁10的外表面。然后将粘贴有光纤光栅的两个等强度梁10通过螺钉固定在顶板6的两个侧面，再使用螺钉将顶板6固定在外壳1内部。光纤光栅FBG1和光纤光栅FBG2的两段尾纤18，上端的尾纤18依次穿过顶板通孔7和出纤通孔4后引出至外壳1的外部，下端的尾纤18依次穿过重物通孔14和底盖通孔17后引出至底盖16的外部，最后将底盖16上部的外螺纹拧入外壳1下方的内螺纹，实现外壳1的封闭。

本实施例公开的光纤光栅倾角传感器的工作原理为：当光纤光栅倾角传感器沿外壳1的轴向竖直放置时，设置为无倾斜状态；当光纤光栅倾角传感器产生倾斜值(倾角)θ时，两个等强度梁10在重物13的重力作用下发生弯曲变形，如果粘贴在左侧等强度梁10表面的光纤光栅FBG1受到正应变作用后，波长漂移量为Δλ₁，粘贴在右侧等强度梁10表面的光纤光栅FBG2则受到大小相同的负应变，波长漂移量为Δλ₂，反之，如果光纤光栅FBG1受到负应变，则光纤光栅FBG2将受到正应变。将FBG1和FBG2的波长漂移量的差值信息Δλ₁₂＝Δλ₁-Δλ₂，用于检测倾斜值θ。FBG1与FBG2的波长漂移大小相等但方向相反，将波长漂移量的差值信息Δλ₁₂＝Δλ₁-Δλ₂作为传感器的输出信号，不但提高了测量灵敏度，而且，由环境温度变化带来的波长同向、等值漂移经差值后消除。在实验室里，将光纤光栅倾角传感器固定在倾角标定台上后，将两个光纤光栅的接入信号解调仪器中，监视FBG1和FBG2的波长漂移量的差值信号Δλ₁₂＝Δλ₁-Δλ₂。倾角标定台设置多个不同的倾斜状态，获得不同的倾斜值θ和Δλ₁₂的对应关系后，将倾斜值设置为X轴，Δλ₁₂设置为Y轴，通过曲线拟合，即可得出θ与Δλ₁₂的函数关系。

本实施例还公开了一种分布式变形测量装置，包括：级联的n个上述的光纤光栅倾角传感器，其中，n为大于或等于2的整数；本级传感器的外壳1的底端通过绳索连接至下级传感器的外壳1的顶端；各光纤光栅的尾纤串接于同一光纤；商业测斜管20，具有中空结构，内部有用于对n个光纤光栅倾角传感器进行导向的凹槽，商业测斜管20用于承载上述级联的n个光纤光栅倾角传感器。在可选的实施例中，商业测斜管20内部的凹槽与传感器的导向凸起2匹配，以配合实现对n个光纤光栅倾角传感器进行导向。作为示例，请参考图3a和图3b，n个光纤光栅倾角传感器相互连接，利用若干段优选等长度为L的钢丝绳19的一端绑扎在某一传感器外壳1上的环钩3上，钢丝绳19的另一端绑扎在另一传感器底盖16上的环钩3上，实现传感器之间的连接，当然，在其它实施例中，也可以是不等长的钢丝绳19。各个传感器引出的尾纤18通过光纤焊接机的焊接后实现串接，并保证位于两个传感器之间的串接后的尾纤18的长度大于钢丝绳的长度。每个光纤光栅倾角传感器里面的光纤光栅(例如FBG1、FBG2)的中心波长值均不同，串接后的尾纤信号接入信号解调仪器后，可查看各传感器的波长信号。

本实施例还公开了一种采用上述分布式变形测量装置实现的分布式变形测量方法，请参考图3a和3b，工程应用时，先将商业测斜管20竖直埋入边坡、竖直绑定在高层建筑等监测对象中，然后互相连接的n个光纤光栅倾角传感器逐个的沿商业测斜管20内的凹槽(目标凹槽)放入，位于最上端的一个光纤光栅倾角传感器悬挂固定后，则所有的光纤光栅倾角传感器都由钢丝绳悬挂在商业测斜管20内部，最后把光纤光栅的尾纤18接入信号解调仪器。当商业测斜管20随着监测对象变形时，各个光纤光栅倾角传感器的波长漂移量差值信号Δλ₁₂＝Δλ₁-Δλ₂发生变化，根据标定得到的θ与Δλ₁₂的函数关系，换算出各个光纤光栅倾角传感器所处位置的倾斜值θ，最后结合本申请提供的分布式变形测量装置的测量方法，得到每个传感器所在位置的水平变形位移，实现不同深度处水平变形的分布式测量。请参考图4，为本实施例分布式变形测量方法流程图，该测量方法包括如下步骤：

步骤S100，光纤光栅倾角传感器倾角采集。采集每个光纤光栅倾角传感器的信号得到各光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ，具体地，采集第i+1个光纤光栅倾角传感器的信号得到第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1，其中，i为整数，且1≤i＜n。需要说明的是，在具体实施例中，也需要采集第1个光纤光栅倾角传感器的信号得到第1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ₁。本实施例中，可以自商业测斜管20的底部向顶端对各光纤光栅倾角传感器进行编号，当然，也可以反之编号。

步骤S200，相对长度获取。获取第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对长度L。在优选的实施例中，可以各传感器之间的相对长度可以相等，例如长度为L，第1个光纤光栅倾角传感器相对于商业斜管20的底部的长度也可以为L。

步骤S300，相对水平位移计算。根据第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1和相对长度L得到第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移d_i+1，在具体实施例中，可以忽略光纤光栅倾角传感器自身的高度，并将每两个传感器之间L长的商业测斜管看作刚性体，由此，可以采用如下公式计算相对水平位移d_i+1：d_i+1＝Lsinθ_i+1。在其它实施例中，对于第1个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移d₁，也可以采用上述公式计算得出，具体地，d₁＝Lsinθ₁。由此，可以依次依据θ₁、θ₂……θ_n计算得到d₁、d₂……d_n。

步骤S400，水平变形位移累加。累加第1个至第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于前一个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移，得到第i+1个光纤光栅倾角传感器所在位置相对于分布式变形测量装置末端(即商业测斜管20的底部)的水平变形位移D_i+1，由此可以分别得出D₁，D₂……D_n。需要说明的是，本实施例中，第1个光纤光栅倾角传感器所在位置相对于分布式变形测量装置末端(即商业斜管20的底部)的水平变形位移D₁即为该传感器的相对水平位移d₁。

本实施例公开的分布式变形测量装置、方法与光纤光栅传感器及其结构，由于在外壳内相对侧上设置一对等强度梁，等强度梁的内表面或者外表面上的相对侧设置有光纤光栅放置位，并且，一对等强度梁分别与重物的两端固定，从而在发生倾斜时，在该重物的作用下，使得该一对等强度梁发生形变，通过放置在光纤光栅放置位上的光纤光栅可以采集到该倾斜值，由于光纤光栅放置位在相对侧，从而使得在变形时，光纤光栅放置位中一个受正应变作用，另一个受负应变作用，因此，能够减少检测过程中的温度误差，继而，提高了光纤光栅倾角传感器的检测精度。

在优选的实施例中，在外壳的外表面设置多个导向凸起，该多个导向凸起分别与多个目标凹槽相匹配，从而，使得光纤光栅倾角传感器能够更好地贴合在目标商业斜管中，并且能够按照多个目标凹槽形成的目标轨迹进行移动。

在优选的实施例中，在顶板上开设有贯穿其上下表面的出纤通孔，出纤通孔与空心圆筒连通，在底盖上开设有贯穿其上下表面的底盖通孔，底盖通孔与空心圆筒连通，从而使得设置在空心圆筒内的光纤光栅能够通过该出纤通孔或者底盖通孔与上级光纤光栅或者下级光纤光栅进行串接，实现光纤光栅的复用。

对于分布式变形测量装置，由于级联了n个光纤光栅倾角传感器，从而，使得该分布式变形测量装置能够置放在较长的商业斜管中，对商业斜管内各个目标区域的变形倾斜进行检测。

此外，当某一次测量工程结束后，即使商业测斜管因固定或者埋入测量对象后无法取出，级联的n个光纤光栅倾角传感器则可从商业测斜管中取出，再次使用时，只需要设置另外的商业测斜管，再将级联的n个光纤光栅倾角传感器放入测斜管中，从而，使得级联的传感器能够重复使用，节约了测量成本。

在优选的实施例中，顶板的上表面上设置有环钩，底盖的下表面上设置有环钩，从而使得上下级的光纤光栅倾角传感器能够分别通过这些环钩进行机械串接。

本实施例提供的光纤光栅原理分布式变形测量装置，采用光信号传输，传输距离远，不受自然界电磁干扰影响，稳定性好，抗干扰能力强，可远程实时在线监测，克服了传统的电信号测量仪器极易受到电磁干扰的影响。

本实施例提供的光纤光栅倾角传感器组成的测量装置，根据光纤光栅倾角传感器测量得到的倾斜值θ来计算变形值，光纤光栅倾角传感器可在实验室开展标定测试，对倾斜值θ实现准确测量，与现有的根据光纤光栅感知到的商业测斜管表面的弯曲应变来推导出倾斜值θ、再推导出变形值的技术相比较，消除了推导倾斜值θ过程中的误差，使变形值测量结果更加准确。

本实施例提供的光纤光栅倾角传感器组成的测量装置，在某一工程监测结束后，由钢丝绳连接起来的光纤光栅倾角传感器可以从商业测斜管中提升后取出，只需在其他要监测的工程中埋入新的商业测斜管，将钢丝绳连接的光纤光栅倾角传感器再次放入新商业测斜管中，可继续开展监测，实现了可重复利用，降低了成本。

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创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，包括：

外壳(1)，所述外壳(1)为底端开放的空心圆筒；

一对等强度梁(10)，分别设置在所述外壳(1)内相对侧，所述一对等强度梁(10)的内表面或者外表面上的相对侧设置有光纤光栅放置位；

重物(13)，设置在所述外壳(1)的底部，所述重物(13)的两端分别与所述一对等强度梁(10)固定。

2.如权利要求1所述的光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，还包括：多个导向凸起(2)，所述多个导向凸起(2)设置在所述外壳(1)的外表面；所述多个导向凸起(2)分别与多个目标凹槽相匹配。

3.如权利要求1或2所述的光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，还包括：

顶板(6)，与所述外壳(1)的顶端连接，所述一对等强度梁(10)的顶端分别与所述顶板(6)连接；

所述顶板(6)上开设有贯穿其上下表面的顶板通孔(7)，所述顶板通孔(7)与所述空心圆筒的出纤通孔(4)连通。

4.如权利要求3所述的光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，所述外壳(1)的上表面上设置有环钩。

5.如权利要求3所述的光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，还包括：

底盖(16)，与所述外壳(1)的底端连接，以对所述空心圆筒进行密封；

所述底盖(16)上开设有贯穿其上下表面的底盖通孔(17)，所述底盖通孔(17)与所述空心圆筒连通。

6.如权利要求5所述的光纤光栅倾角传感器结构，其特征在于，所述底盖(16)的下表面上设置有环钩。

7.一种光纤光栅倾角传感器，其特征在于，包括：

如权利要求1-6任意一项所述的光纤光栅倾角传感器结构；

一对光纤光栅，分别设置在所述一对等强度梁(10)的光纤光栅放置位。

8.一种分布式变形测量装置，其特征在于，包括：

级联的n个如权利要求7所述的光纤光栅倾角传感器，所述n为大于或等于2的整数；本级传感器的外壳(1)的底端通过绳索连接至下级传感器的外壳(1)的顶端；

各光纤光栅的尾纤串接于同一光纤；

商业测斜管(20)，为中空结构，内部有用于对n个所述光纤光栅倾角传感器进行导向的凹槽，用于承载所述级联的n个所述的光纤光栅倾角传感器。

9.一种采用如权利要求8所述的分布式变形测量装置的分布式变形测量方法，其特征在于，包括：

采集第i+1个光纤光栅倾角传感器的信号得到第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1，其中，i为整数，且1≤i＜n；

获取第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对长度L；

根据所述第i+1个光纤光栅倾角传感器反馈的倾角θ_i+1和所述相对长度L得到所述第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于第i个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移d_i+1；

累加第1个至第i+1个光纤光栅倾角传感器相对于前一个光纤光栅倾角传感器的相对水平位移，得到所述第i+1个光纤光栅倾角传感器所在位置相对于分布式变形测量装置末端的水平变形位移D_i+1。

10.如权利要求9所述的分布式变形测量方法，其特征在于，采用如下公式得到所述相对水平位移d_i+1：d_i+1＝L sinθ_i+1。