CN110186514B - 二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，该传感器包括：薄壁方形筒、薄壁方形筒固定座、圆球、壳体、滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮和若干光纤光栅；壳体为底端开放的空心圆筒；薄壁方形筒与薄壁方形筒固定座固定连接，二者一起固定于壳体内；圆球为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒内；滚轮弹性支架的一端固定于壳体上，另一端与滚轮支架固定连接；滚轮支架用于安装滚轮；若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒的外壁面上，用于测量。本发明可实现边坡倾斜和突发振动的同时测量，可解决边坡安全信息监测不全面的问题，同时也解决了因监测后期测斜管弯曲造成的传感器不易取出、不能再次使用的问题。

Description

二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，适用于倾斜和振动同时监测的环境。

背景技术

为了满足工程建设的需要，经常开挖山体，形成大量的边坡。边坡在遇到暴雨天气、融雪、海啸、附近施工振动的影响时容易产生滑坡。据不完全统计，每年我国都有重大的滑坡事故发生，造成大量的人员伤亡和财产损失，因此开展有效的边坡安全监测是非常有必要的。

在边坡安全监测中，测斜仪的使用最为普遍和广泛，传统的电测斜仪需要工作人员将电测斜仪放入到预先埋好的测斜管内，在获取监测数据时还需工作人员到现场将电测斜仪按照等高度的间隔提升测斜仪，每提升一次记录一次数据，通过后期的数据处理得出边坡的变形情况。这种传统的电测斜仪输出的是弱电信号，极易受到周围电磁场的影响而造成监测数据的不准确，获取监测数据时还需要人工现场操作，给工作人员的人身安全带来了隐患，不能实现实时的监测。不仅耗费大量的人力和物力，而且得到的监测数据还不是很准确。

公开号为“CN105953751A”的中国发明专利公开了一种分布式变形监测装置、方法与光纤光栅倾角传感器、结构，该传感器分别在一对等强度梁上粘贴光纤光栅，在等强度梁的下端固定重物块，当传感器发生倾斜时，重物块会带动悬臂梁发生形变，从而粘贴在悬臂梁上的光纤光栅就会产生相应的形变，中心波长就会变化，根据中心波长的变化来推出倾斜变化量。此外传感器的两侧还有导向凸起让传感器可以在测斜管中自由的滑动，但是在监测的后期，测斜管会因边坡的变形倾斜而发生弯曲，此时传感器的导向凸起就会卡在测斜管内导致使用后的传感器不能顺利提出。此外，在边坡的监测过程中，边坡也会发生整体的移动，而该传感器只能监测到边坡内部的变形倾斜，对于这种整体的边坡移动无法监测，因此不能实现及时、准确的报警。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器及其测量方法，可实现边坡倾斜和突发振动的同时测量，可解决边坡安全信息监测不全面的问题，同时也解决了因监测后期测斜管弯曲造成的传感器不易取出、不能再次使用的问题。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，包括：薄壁方形筒、薄壁方形筒固定座、圆球、壳体、滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮和若干光纤光栅；所述壳体为底端开放的空心圆筒；所述薄壁方形筒与薄壁方形筒固定座固定连接，二者一起固定于壳体内；所述圆球为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒内；所述滚轮弹性支架是被折成一定角度的弹性薄片，其中一端固定于壳体上，另一端与滚轮支架固定连接；所述滚轮支架用于安装滚轮；所述若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒的外壁面上，用于测量。

优选地，所述滚轮弹性支架、滚轮支架、滚轮均为四个，一个滚轮弹性支架、一个滚轮支架和一个滚轮构成一组，四组分别位于壳体的上下端的两侧。

优选地，所述薄壁方形筒的上端设置有通孔，通过通孔实现与薄壁方形筒固定座的固定；在薄壁方形筒的4个侧面上端还设置有凹槽，用于光纤的引出。

优选地，所述薄壁方形筒固定座的下端凸台的部位设置有第一螺纹孔，用于薄壁方形筒固定座与薄壁方形筒的连接固定；薄壁方形筒固定座的上端面设置有4个第二螺纹孔，用于薄壁方形筒固定座与壳体的连接固定；在薄壁方形筒固定座上端面的中心位置设置有第一光纤引出孔，用于光纤的引出。

优选地，所述若干光纤光栅共有四个，分别是第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅和第四光纤光栅；所述圆球与薄壁方形筒的四个内壁相切，4个相切点处采用胶黏剂将圆球与薄壁方形筒固定；所述第一光纤光栅、第二光纤光栅、第三光纤光栅、第四光纤光栅分别粘贴在圆球与薄壁方形筒相切位置对应的薄壁方形筒的外壁上。

优选地，所述壳体的内部是底端开放的空心圆筒，外部为六方形状，壳体的上端的中心位置设置有第二光纤引出孔；在壳体的上端设有4个第二沉头孔，用于固定薄壁方形筒固定座；壳体的两端面设置有第三螺纹孔，壳体的上下两侧设置有第四螺纹孔；所述滚轮弹性支架的一端通过螺钉与壳体上的第四螺纹孔固定。

优选地，所述滚轮支架的一端设置有矩形槽，用于放置和固定滚轮弹性支架；滚轮支架的另一端设置有凹槽，凹槽两侧的端面设置有通孔；所述滚轮通过滚轮销安装在滚轮支架的凹槽内，滚轮销与滚轮支架凹槽两端的通孔是过盈配合，用于避免滚轮销滑动脱落；滚轮的中心孔与滚轮销是间隙配合，用于保证滚轮自由的转动。

优选地，所述传感器还包括上吊板和下吊板，所述上吊板和下吊板的结构相同，分别通过螺钉固定于壳体的上端面和下端面；所述上吊板的底部设置有6个第一沉头孔，用于吊板与壳体的连接固定；上吊板的上端中心处设置有一个钢丝绳孔，在钢丝绳孔的侧面设有3个钢丝绳螺纹固定孔，用于锁紧钢丝绳；在钢丝绳孔的旁边设置有一个第三光纤引出孔；吊板的底部中心设置有大直径圆孔，便于光纤的引出。

优选地，将装配好的传感器通过上吊板和下吊板上固定的钢丝绳进行串联，串联多个传感器实现分布式监测，串联传感器之间的距离通过钢丝绳的长度进行调节。

一种采用上述二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器进行二维倾斜和振动同时测量的方法，在实验室内先将所述传感器固定在倾斜标定台上，设置不同的倾斜状态，获得不同状态的波长漂移量，通过数据的处理得出倾斜度和波长漂移量的函数关系；在边坡监测时，将获取到的实际波长的漂移量通过标定得出的函数关系反推边坡的倾斜程度；为了消除环境温度对监测结果的影响，将粘贴在薄壁方形筒左右方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为X方向的输出信号，将粘贴在前后方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为Y方向的输出信号，实现二维倾斜监测；在边坡的安全监测过程中边坡也会发生整体的移动，整体的移动势必会引起突发的振动，圆球在振动情况下，会带动薄壁方形筒产生振动变形，光纤光栅感知薄壁方形筒的振动变形而产生相应的波长漂移，但由振动信息引起的波长变化则是短时间内的波动，而倾斜引起的波长漂移则是缓慢的增加或者减少，根据它们的特点，将缓慢增加或者减少的波长视为倾斜变化引起的，将短时间剧烈波动的波长视为振动引起的，波长波动的部分是突发振动在变形倾斜的基础上引起的波长上下波动，因此将波动波长的中心波动值仍视为变形倾斜的数据；对于振动的信息，利用快速傅里叶变换对振动信息拾取得出其频域的振动强度值，从而得出边坡振动的强烈程度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)传感器的壳体安装有4个滚轮弹性支架，在滚轮弹性支架上安装有滚轮，可以将传感器快速的放入和提出测斜管，因滚轮弹性支架具有一定的弹性，即使在边坡的监测后期测斜管发生了一定的弯曲时也可轻易的将传感器提出，实现再次重复利用，节约成本。

(2)光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒的前后左右4个方位，将左右方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为X方向的输出信号，将前后方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为Y方向的输出信号，不仅消除了环境温度对监测结果的影响，而且实现了二维的倾斜测量。

(3)对于高危边坡可以通过传感器的上、下吊板采用钢丝绳串联多个传感器，实现分布式测量。

(4)边坡除了变形倾斜外，还会发生边坡整体移动的情况，而对于边坡的整体移动引起突发的振动，该传感器可同时采集变形倾斜和突发振动的信息，再根据变形倾斜和突发振动引起的波长变化的不同特点来处理倾斜和振动各自引起的波长漂移，实现二维倾斜和振动的同时测量。

(5)结构简单，使用方便，可以监测整体的边坡移动，实现及时、准确的报警。

附图说明

图1是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的剖面结构示意图。

图2是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的光纤光栅分布示意图。

图3是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的薄壁方形筒固定座的结构示意图。

图4是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的上吊板的结构示意图。

图5是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的壳体的结构示意图。

图6是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器的串联分布式测量示意图。

图7是本发明所提供的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器进行二维倾斜和振动同时测量的原理图。

附图标记说明：1、薄壁方形筒；2、薄壁方形筒固定座；3、上吊板；4、圆球；5、壳体；6、滚轮弹性支架；7、滚轮支架；8、滚轮；9、下吊板；10、第一光纤光栅；11、第二光纤光栅；12、第三光纤光栅；13、第四光纤光栅；2-1、第一螺纹孔；2-2、第二螺纹孔；2-3、第一光纤引出孔；3-1、第三光纤引出孔；3-2、钢丝绳孔；3-3、钢丝绳螺纹固定孔；3-4、大直径圆孔；3-5、第一沉头孔；5-1、第二光纤引出孔；5-2、第二沉头孔；5-3、第三螺纹孔；5-4、第四螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明公开了一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，包括：薄壁方形筒1、薄壁方形筒固定座2、圆球4、壳体5、滚轮弹性支架6、滚轮支架7、滚轮8和若干光纤光栅；所述壳体5为底端开放的空心圆筒；所述薄壁方形筒1与薄壁方形筒固定座2固定连接，二者一起固定于壳体5内；所述圆球4为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒1内；所述滚轮弹性支架6是被折成一定角度的弹性薄片，其中一端固定于壳体5上，另一端与滚轮支架7固定连接；所述滚轮支架7用于安装滚轮8；所述若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒1的外壁面上，用于测量。

具体地，所述滚轮弹性支架6、滚轮支架7、滚轮8均为四个，一个滚轮弹性支架6、一个滚轮支架7和一个滚轮8构成一组，四组分别位于壳体5的上下端的两侧。

具体地，所述薄壁方形筒1的上端设置有通孔，通过通孔实现与薄壁方形筒固定座2的固定；在薄壁方形筒1的4个侧面上端还设置有凹槽，用于光纤的引出。

具体地，如图3所示，所述薄壁方形筒固定座2的下端凸台的部位设置有第一螺纹孔2-1，用于薄壁方形筒固定座2与薄壁方形筒1的连接固定；薄壁方形筒固定座2的上端面设置有4个第二螺纹孔2-2，用于薄壁方形筒固定座2与壳体5的连接固定；在薄壁方形筒固定座2上端面的中心位置设置有第一光纤引出孔2-3，用于光纤的引出。

具体地，如图2所示，所述若干光纤光栅共有四个，分别是第一光纤光栅10、第二光纤光栅11、第三光纤光栅12和第四光纤光栅13；所述圆球4与薄壁方形筒1的四个内壁相切，4个相切点处采用胶黏剂将圆球4与薄壁方形筒1固定；所述第一光纤光栅10、第二光纤光栅11、第三光纤光栅12、第四光纤光栅13分别粘贴在圆球4与薄壁方形筒1相切位置对应的薄壁方形筒1的外壁上。

具体地，如图5所示，所述壳体5的内部是底端开放的空心圆筒，外部为六方形状，壳体5的上端的中心位置设置有第二光纤引出孔5-1；在壳体5的上端设有4个第二沉头孔5-2，用于固定薄壁方形筒固定座2；壳体5的两端面设置有第三螺纹孔5-3，壳体5的上下两侧设置有第四螺纹孔5-4；所述滚轮弹性支架6的一端通过螺钉与壳体5上的第四螺纹孔5-4固定。

具体地，所述滚轮支架7的一端设置有矩形槽，用于放置和固定滚轮弹性支架6；滚轮支架7的另一端设置有凹槽，凹槽两侧的端面设置有通孔；所述滚轮8通过滚轮销安装在滚轮支架7的凹槽内，滚轮销与滚轮支架7凹槽两端的通孔是过盈配合，用于避免滚轮销滑动脱落；滚轮8的中心孔与滚轮销是间隙配合，用于保证滚轮自由的转动。

具体地，所述传感器还包括上吊板3和下吊板9，所述上吊板3和下吊板9的结构相同，分别通过螺钉固定于壳体5的上端面和下端面；如图4所示，所述上吊板3的底部设置有6个第一沉头孔3-5，用于吊板3与壳体5的连接固定；上吊板3的上端中心处设置有一个钢丝绳孔3-2，在钢丝绳孔3-2的侧面设有3个钢丝绳螺纹固定孔3-3，用于锁紧钢丝绳；在钢丝绳孔3-2的旁边设置有一个第三光纤引出孔3-1；吊板3的底部中心设置有大直径圆孔3-4，便于光纤的引出。

具体地，如图6所示，将装配好的传感器通过上吊板3和下吊板9上固定的钢丝绳进行串联，串联多个传感器实现分布式监测，串联传感器之间的距离通过钢丝绳的长度进行调节。

本发明还公开了一种采用上述的二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器进行二维倾斜和振动同时测量的方法，原理如图7所示，在实验室内先将所述传感器固定在倾斜标定台上，设置不同的倾斜状态，获得不同状态的波长漂移量，通过数据的处理得出倾斜度和波长漂移量的函数关系；在边坡监测时，将获取到的实际波长的漂移量通过标定得出的函数关系反推边坡的倾斜程度；为了消除环境温度对监测结果的影响，将粘贴在薄壁方形筒1左右方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为X方向的输出信号，将粘贴在前后方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为Y方向的输出信号，实现二维倾斜监测；在边坡的安全监测过程中边坡也会发生整体的移动，整体的移动势必会引起突发的振动，圆球4在振动情况下，会带动薄壁方形筒1产生振动变形，光纤光栅感知薄壁方形筒1的振动变形而产生相应的波长漂移，但由振动信息引起的波长变化则是短时间内的波动，而倾斜引起的波长漂移则是缓慢的增加或者减少，根据它们的特点，将缓慢增加或者减少的波长视为倾斜变化引起的，将短时间剧烈波动的波长视为振动引起的，波长波动的部分是突发振动在变形倾斜的基础上引起的波长上下波动，因此将波动波长的中心波动值仍视为变形倾斜的数据；对于振动的信息，利用快速傅里叶变换对振动信息拾取得出其频域的振动强度值，从而得出边坡振动的强烈程度。

实施例

如图1所示，一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，主要由薄壁方形筒1、薄壁方形筒固定座2、上吊板3、圆球4、壳体5、滚轮弹性支架6、滚轮支架7、滚轮8、下吊板9组成。将圆球4放入薄壁方形筒1内，圆球4与薄壁方形筒1侧面的4个内壁相切，在相切的位置胶粘固定，在胶粘位置相对的薄壁方形筒1的外壁粘贴4个光纤光栅。

将光纤光栅粘贴好后，将薄壁方形筒1上端的光纤通过薄壁方形筒固定座2的第一光纤引出孔2-3引出，将薄壁方形筒固定座2缓慢的插入到薄壁方形筒1内，使得薄壁方形筒固定座2上的第一螺纹孔2-1对准薄壁方形筒1上端的通孔并通过螺钉固定连接。

将从薄壁方形筒固定座2的第一光纤引出孔2-3引出的光纤再通过壳体5的空心底部从上端的第二光纤引出孔5-1引出，将固定在一起的薄壁方形筒1和薄壁方形筒固定座2送入到壳体5的空心筒内，让薄壁方形筒固定座2上端的第二螺纹孔2-2对准壳体5上端的第二沉头孔5-2，使用螺钉穿过第二沉头孔5-2并拧在薄壁方形筒固定座2上端的第二螺纹孔2-2上实现固定。

将从壳体5的第二光纤引出孔5-1引出的光纤依次穿过上吊板3下端的大直径圆孔3-4和上端的第三光纤引出孔3-1，然后让上吊板3地脚的第一沉头孔3-5与壳体5端面的第三螺纹孔5-3对齐并用螺钉连接固定。下吊板9的安装与上吊板3的安装步骤相同，将上吊板3和下吊板9引出的光纤采用铠装管进行保护。

滚轮弹性支架6是一个被折成一定角度的弹性片，用螺钉穿过弹性片一端的通孔拧在壳体5上的第四螺纹孔5-4，另一端插入到滚轮支架7的矩形槽内并用螺钉固定。

滚轮支架7上设置有凹槽用来放置滚轮8，在凹槽的两侧设有2个通孔，将滚轮8放置在凹槽中并让滚轮销通过凹槽两侧的通孔和滚轮8的中心孔，滚轮销与凹槽两侧的通孔是过盈配合，保证滚轮销不会滑动脱落；滚轮销和滚轮的中心孔是间隙配合，保证滚轮可以自由的转动。

在高危边坡中可以将组装好的传感器通过传感器上下吊板的钢丝绳孔用钢丝绳依次连接固定，实现传感器的串联，根据需求可以串联n个(n∈Z且n≧2)传感器，实现分布式测量，如图6所示。

本发明的工作原理如下：当传感器在轴向竖直放置时为无倾斜状态，当边坡在慢慢的累积变形倾斜变化时，由于重力的原因，圆球4就会带动薄壁方形筒1的侧面薄壁产生形变，粘贴在薄壁上的光纤光栅感知到应变，中心波长就会发生漂移。在实验室内先将传感器固定在倾角标定台上，设置不同的倾斜状态，获得不同状态的波长漂移量，通过数据的处理得出倾斜度和波长漂移量的函数关系。在边坡监测时，获取到的实际波长的漂移量通过标定得出的函数关系反推边坡的倾斜程度。光纤光栅是粘贴在薄壁方形筒1的前后左右4个方位，如图2所示，为了消除环境温度的影响将左右方向的第一光纤光栅10和第三光纤光栅12波长漂移量的差值作为X方向的输出信号，前后方向的第二光纤光栅11和第四光纤光栅13波长漂移量的差值作为Y方向的输出信号，实现二维倾斜监测。在边坡累积变形倾斜时，边坡也会发生整体的移动，整体的移动势必会引起突发的振动，遇到这种突发振动时，圆球4会带动薄壁方形筒1的薄壁产生正负交替的应变，粘贴在薄壁方形筒1的光纤光栅的波长也会发生漂移，但是累积变形和突发振动引起的光纤光栅波长变化的特点是不同的，边坡的累积变形倾斜引起的波长变化为缓慢单调的增加或者减小，而由突发振动引起的波长变化则是短时间内的波动，根据他们变化的特点，将缓慢增加或者减少的波长视为累积变形倾斜引起的，对于短时间剧烈波动的波长视为振动引起的。波长波动的部分是突发振动在变形倾斜的基础上引起的波长上下波动，因此将波动波长的中心波动值仍视为变形倾斜的数据。对于振动信息利用快速傅里叶变换(FFT)对振动信息拾取得出其频域的振动强度值，得出边坡土体振动的强烈程度，实现二维倾斜和振动的同时测量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：包括：薄壁方形筒(1)、薄壁方形筒固定座(2)、圆球(4)、壳体(5)、滚轮弹性支架(6)、滚轮支架(7)、滚轮(8)和若干光纤光栅；所述壳体(5)为底端开放的空心圆筒；所述薄壁方形筒(1)与薄壁方形筒固定座(2)固定连接，二者一起固定于壳体(5)内；所述圆球(4)为具有一定壁厚的空心圆球，位于薄壁方形筒(1)内；所述滚轮弹性支架(6)是被折成一定角度的弹性薄片，其中一端固定于壳体(5)上，另一端与滚轮支架(7)固定连接；所述滚轮支架(7)用于安装滚轮(8)；所述若干光纤光栅分别粘贴在薄壁方形筒(1)的外壁面上，用于测量；所述若干光纤光栅共有四个，分别是第一光纤光栅(10)、第二光纤光栅(11)、第三光纤光栅(12)和第四光纤光栅(13)；所述圆球(4)与薄壁方形筒(1)的四个内壁相切，4个相切点处采用胶黏剂将圆球(4)与薄壁方形筒(1)固定；所述第一光纤光栅(10)、第二光纤光栅(11)、第三光纤光栅(12)、第四光纤光栅(13)分别粘贴在圆球(4)与薄壁方形筒(1)相切位置对应的薄壁方形筒(1)的外壁上；所述滚轮支架(7)的一端设置有矩形槽，用于放置和固定滚轮弹性支架(6)；滚轮支架(7)的另一端设置有凹槽，凹槽两侧的端面设置有通孔；所述滚轮(8)通过滚轮销安装在滚轮支架(7)的凹槽内，滚轮销与滚轮支架(7)凹槽两端的通孔是过盈配合，用于避免滚轮销滑动脱落；滚轮(8)的中心孔与滚轮销是间隙配合，用于保证滚轮自由的转动；具体地，滚轮弹性支架(6)是一个被折成一定角度的弹性片，用螺钉穿过弹性片一端的通孔拧在壳体(5)上，另一端插入到滚轮支架(7)的矩形槽内并用螺钉固定；滚轮支架(7)上设置有凹槽用来放置滚轮(8)，在凹槽的两侧设有2个通孔，将滚轮(8)放置在凹槽中并让滚轮销通过凹槽两侧的通孔和滚轮(8)的中心孔，滚轮销与凹槽两侧的通孔是过盈配合，保证滚轮销不会滑动脱落；滚轮销和滚轮(8)的中心孔是间隙配合，保证滚轮可以自由的转动。

2.根据权利要求1所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：所述滚轮弹性支架(6)、滚轮支架(7)、滚轮(8)均为四个，一个滚轮弹性支架(6)、一个滚轮支架(7)和一个滚轮(8)构成一组，四组分别位于壳体(5)的上下端的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：所述薄壁方形筒(1)的上端设置有通孔，通过通孔实现与薄壁方形筒固定座(2)的固定；在薄壁方形筒(1)的4个侧面上端还设置有凹槽，用于光纤的引出。

4.根据权利要求1所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：所述薄壁方形筒固定座(2)的下端凸台的部位设置有第一螺纹孔(2-1)，用于薄壁方形筒固定座(2)与薄壁方形筒(1)的连接固定；薄壁方形筒固定座(2)的上端面设置有4个第二螺纹孔(2-2)，用于薄壁方形筒固定座(2)与壳体(5)的连接固定；在薄壁方形筒固定座(2)上端面的中心位置设置有第一光纤引出孔(2-3)，用于光纤的引出。

5.根据权利要求1所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：所述壳体(5)的内部是底端开放的空心圆筒，外部为六方形状，壳体(5)的上端的中心位置设置有第二光纤引出孔(5-1)；在壳体(5)的上端设有4个第二沉头孔(5-2)，用于固定薄壁方形筒固定座(2)；壳体(5)的两端面设置有第三螺纹孔(5-3)，壳体(5)的上下两侧设置有第四螺纹孔(5-4)；所述滚轮弹性支架(6)的一端通过螺钉与壳体(5)上的第四螺纹孔(5-4)固定。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：所述传感器还包括上吊板(3)和下吊板(9)，所述上吊板(3)和下吊板(9)的结构相同，分别通过螺钉固定于壳体(5)的上端面和下端面；所述上吊板(3)的底部设置有6个第一沉头孔(3-5)，用于上吊板(3)与壳体(5)的连接固定；上吊板(3)的上端中心处设置有一个钢丝绳孔(3-2)，在钢丝绳孔(3-2)的侧面设有3个钢丝绳螺纹固定孔(3-3)，用于锁紧钢丝绳；在钢丝绳孔(3-2)的旁边设置有一个第三光纤引出孔(3-1)；上吊板(3)的底部中心设置有大直径圆孔(3-4)，便于光纤的引出。

7.根据权利要求6所述的一种二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器，其特征在于：将装配好的传感器通过上吊板(3)和下吊板(9)上固定的钢丝绳进行串联，串联多个传感器实现分布式监测，串联传感器之间的距离通过钢丝绳的长度进行调节。

8.一种采用如权利要求1至7中任一项所述的二维倾斜和振动同时测量的光纤光栅传感器进行二维倾斜和振动同时测量的方法，其特征在于：

在实验室内先将所述传感器固定在倾斜标定台上，设置不同的倾斜状态，获得不同状态的波长漂移量，通过数据的处理得出倾斜度和波长漂移量的函数关系；

在边坡监测时，将获取到的实际波长的漂移量通过标定得出的函数关系反推边坡的倾斜程度；

为了消除环境温度对监测结果的影响，将粘贴在薄壁方形筒(1)左右方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为X方向的输出信号，将粘贴在前后方向的一对光纤光栅的波长漂移量的差值作为Y方向的输出信号，实现二维倾斜监测；

在边坡的安全监测过程中边坡也会发生整体的移动，整体的移动势必会引起突发的振动，圆球(4)在振动情况下，会带动薄壁方形筒(1)产生振动变形，光纤光栅感知薄壁方形筒(1)的振动变形而产生相应的波长漂移，但由振动信息引起的波长变化则是短时间内的波动，而倾斜引起的波长漂移则是缓慢的增加或者减少，根据它们的特点，将缓慢增加或者减少的波长视为倾斜变化引起的，将短时间剧烈波动的波长视为振动引起的，波长波动的部分是突发振动在变形倾斜的基础上引起的波长上下波动，因此将波动波长的中心波动值仍视为变形倾斜的数据；

对于振动的信息，利用快速傅里叶变换对振动信息拾取得出其频域的振动强度值，从而得出边坡振动的强烈程度。