CN207515737U - 一种光纤光栅测斜仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提高一种光纤光栅测斜仪，属于建设工程技术领域。该光纤光栅测斜仪包括钢管、PE波纹管、不锈钢块、螺栓、钛合金片、光缆、光纤光栅解调仪、钢板和光纤光栅。PE波纹管的两端分别连接一个钢管，共同构成测斜仪保护管；四个钢板形成一个链杆结构，彼此之间用螺栓连接后放置在测斜仪保护管中，钢板通过螺栓与钢管固定；两个不锈钢块通过螺栓固定在钢板之间，中间留有缝隙，能使光缆通过；钛合金片与光纤光栅相贴合，其一端焊接在不锈钢块上，另一端由钢板上的两个螺栓夹紧固定；光纤光栅解调仪与光缆相连，用于传递形变。本实用新型整体性好，体积小，易操作，耐腐蚀，抗电磁干扰，使用安全可靠。

Description

一种光纤光栅测斜仪

技术领域

本实用新型属于建设工程技术领域，涉及应用于工程监测的测斜仪器，特别涉及一种光纤光栅测斜仪。

背景技术

测斜仪是一种测量原位倾角与方位角的原位测量仪器，广泛应用于岩土工程领域。传统的测斜仪通常为电阻应变式、加速度计式和电子计式等，可以在一定的误差范围内测量岩土体内部倾角和位移，已经在工程实践中得到广泛应用。但是传统测斜仪也存在诸多不足之处。一方面，传统测斜仪测量精度低，使用寿命短，操作繁琐；另一方面，传统测斜仪使用电缆进行信号传输，电缆带宽有限，严重限制了数据传输能力。作为一种新型测量技术，光纤光栅能够利用光信号波长对应变和温度的敏感性，实现对应变和温度的精确测量，同时，光纤光栅兼具防电磁干扰、耐用性好和传输距离远等特点。因此，使用光纤光栅技术对传统测斜仪加以改进，对于提升测量精度、简化操作步骤、强化数据传输能力等方面具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于使用光纤光栅技术对传统测斜仪加以改进，提供一种光纤光栅测斜仪，克服传统测斜仪测量精度低、操作繁琐、数据传输能力弱等缺点。

本实用新型的技术方案：

一种光纤光栅测斜仪，包括钢管1、PE波纹管2、不锈钢块3、螺栓4、钛合金片5、光缆6、光纤光栅解调仪7、钢板8和光纤光栅9；

PE波纹管2的两端分别连接有钢管1，三者共同构成光纤光栅测斜仪的保护管；左右两块钢板8通过螺栓4连接为一体，上下两块钢板8通过螺栓4固定并形成空间，四块钢板8通过螺栓4连接形成链杆结构，置于保护管中，钢板8通过螺栓4与钢管1固定；两个不锈钢块3通过螺栓4分别固定在链杆结构的上下钢板8上，位于保护管中部，两个不锈钢块3之间留有光缆6通过的缝隙；钛合金片5的一面焊接在不锈钢块3上，光缆6贴在钛合金片5上，并固定；贴于钛合金片5上的光缆6有一段在纤芯内形成光纤光栅9，光纤光栅解调仪7与光缆6相连，用于测量光纤的表面应变值。

工作原理：本实用新型提供的光纤光栅测斜仪采用光纤光栅作为测量传感器安装在钛合金片上。测斜仪安装在土体中后，由于土体内部的长期蠕动和滑裂面位移的推力引起钢板的转动，由此引起布置在钛合金片上的光纤发生微小变形，引起光纤光栅反射波长的变化。因而通过测量光纤光栅反射波长的变化，就能得到测斜仪倾斜角度的变化特征，进而推算出任意一点的空间位移。

本实用新型的有益效果：充分利用光纤光栅技术的优越性，使得光纤光栅测斜仪具有测量精度高，数据传输能力强等优点；同时，可使用一根光缆将多个测斜仪串联，形成监测网络，实现对岩土体内部位移实时监测；钛合金片和钢管之间通过螺栓相连接，可在钻孔后直接将测斜仪放入，操作简便。

附图说明

图1为本实用新型提供的光纤光栅测斜仪的内部结构俯视图。

图2为本实用新型提供的光纤光栅测斜仪的内部结构主视图。

图3为本实用新型提供的测斜仪保护管示意图。

图中：1钢管；2PE波纹管；3不锈钢块；4螺栓；5钛合金片；6光缆；

7光纤光栅解调仪；8钢板；9光纤光栅。

具体实施方式

以下结合技术方案(和附图)详细叙述本实用新型的具体实施方式。

一种光纤光栅测斜仪，包括钢管1、PE波纹管2、不锈钢块3、螺栓4、钛合金片5、光缆6、光纤光栅解调仪7、钢板8和光纤光栅9。

其中，四个钢板2用螺栓4连接后放置在测斜仪保护管中，测斜仪保护管包括钢管1和PE波纹管2，为刚性管和柔性管连接的空心结构，钢管1的表面开有圆形小孔，通过螺栓4与内部钢板构件相连接。两个不锈钢块3通过螺栓4 固定在钢板8之间，中间留有一定缝隙，使光缆6可以通过。钛合金片5的顶部焊接在不锈钢块3上，并由固定在钢板8上的两个螺栓4夹住底部。四个钢板8形成一个链杆结构，螺栓的作用类似于铰接，不传递弯矩。本实用新型提供的光纤光栅测斜仪7采用光纤光栅9作为测量传感器安装在钛合金片5上。

本实用新型在现场安装时，先采用钻孔设备进行钻孔，尽量保持钻孔垂直，钻至设计要求的标高，将安装好的测斜仪放入钻孔中，并且使测斜仪的转动方向与岩土体移动方向一致。

安装完成后，当岩土体发生变形时，土体会挤压测斜仪保护管，使测斜仪和土体共同变形，可以认为岩土体内部的变形和测斜仪的变形是一致的。由此引起布置在钛合金片上的光纤发生微小变形，引起光纤光栅反射波长的变化。然后利用光纤光栅解调仪量测光纤敏感元件上的表面应变值，根据各个监测点的应变值和钛合金片转角的关系式，可以计算出各个监测点的挠度值，即岩土体内部的水平变形量。

Claims (1)

1.一种光纤光栅测斜仪，其特征在于，所述的光纤光栅测斜仪包括钢管(1)、PE波纹管(2)、不锈钢块(3)、螺栓(4)、钛合金片(5)、光缆(6)、光纤光栅解调仪(7)、钢板(8)和光纤光栅(9)；

PE波纹管(2)的两端分别连接有钢管(1)，三者共同构成光纤光栅测斜仪的保护管；左右两块钢板(8)通过螺栓(4)连接为一体，上下两块钢板(8)通过螺栓(4)固定并形成空间，四块钢板(8)通过螺栓(4)连接形成链杆结构，置于保护管中，钢板(8)通过螺栓(4)与钢管(1)固定；两个不锈钢块(3)通过螺栓(4)分别固定在链杆结构的上下钢板(8)上，位于保护管中部，两个不锈钢块(3)之间留有光缆(6)通过的缝隙；钛合金片(5)的一面焊接在不锈钢块(3)上，光缆(6)贴在钛合金片(5)上，并固定；贴于钛合金片(5)上的光缆(6)有一段在纤芯内形成光纤光栅(9)，光纤光栅解调仪(7)与光缆(6)相连，用于测量光纤的表面应变值。