CN211113568U

CN211113568U - 一种光纤光栅位移计标距提升装置

Info

Publication number: CN211113568U
Application number: CN201921585547.7U
Authority: CN
Inventors: 曹旦夫; 李平; 彭云超; 淦邦; 陈鹏; 毛俊辉; 贾文宝; 丁苏宁; 尤金龙; 陈昱含
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Pipeline Storage and Transportation Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Pipeline Storage and Transportation Co
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-09-23

Abstract

本实用新型提供一种光纤光栅位移计标距提升装置，包括光纤光栅位移计、伸缩管、保护管、螺杆和锚固件。光纤光栅位移计内安装有弹簧、拉绳和拉杆，弹簧的一端固定连接光栅，另一端通过拉绳连接拉杆，拉杆可水平移动，拉杆的尾端连接螺杆，多根螺杆的端部依次通过螺母固定连接；伸缩管的两端分别通过管接螺母连接光纤光栅位移计和保护管，伸缩管和保护管连接形成一个伸缩护管组件，拉杆和多根螺杆均伸入伸缩护管套件内，末端螺杆的尾部伸出伸缩护管套件外，末端螺杆与保护管固定连接；光纤光栅位移计固定于锚固件上，末端螺杆的尾部预拉光纤光栅位移计后固定于另一个锚固件上。本实用新型可解决光纤光栅位移计的标距短、工程适用性差的问题。

Description

一种光纤光栅位移计标距提升装置

技术领域

本实用新型属于岩土工程光纤监测与检测领域，具体涉及一种光纤光栅位移计标距提升装置。

背景技术

光纤传感技术是近年来新兴的一种传感技术，它以光为载体，光纤为媒介，实现传感功能。光纤传感器本质上具有抗电磁干扰、灵敏度高、成本低、体积小、可靠性强等优点，目前已成功运用于对应力、应变、位移、加速度、温度等参量的传感。

光纤光栅传感器通过外界物理参量对光纤布拉格波长的调制来获取传感信息，是一种波长调制型光纤传感器。光纤光栅位移计是以光纤光栅(FBG)作为传感部件，能够监测位移的一种光纤光栅传感器。现有的光纤传感器虽然精度、灵敏度很高，但是普遍存在标距较短的问题，仅能够对较短的距离内产生的位移进行监测。因此，对于边坡变形、开裂这一类的变形体，光纤光栅位移计目前较少的应用。

如何克服现有技术所存在的不足已成为当今岩土工程光纤监测与检测领域中亟待解决的重点难题之一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光纤光栅位移计标距提升装置，以解决岩土工程光纤监测与检测领域中光纤光栅位移计的标距短、工程适用性差的问题。

本实用新型提供了如下的技术方案：

一种光纤光栅位移计标距提升装置，包括光纤光栅位移计、伸缩管、保护管、螺杆和锚固件；

所述光纤光栅位移计内安装有弹簧、拉绳和拉杆，所述弹簧的一端固定连接所述光纤光栅位移计内的光栅，所述弹簧的另一端通过所述拉绳固定连接所述拉杆，所述拉杆可水平移动，所述拉杆的尾端螺纹连接所述螺杆，多根所述螺杆的端部依次通过螺母固定连接；

所述伸缩管的两端分别通过管接螺母连接所述光纤光栅位移计和所述保护管，所述伸缩管和所述保护管连接形成一个伸缩护管套件，所述拉杆和多根所述螺杆均伸入所述伸缩护管套件内，远离所述拉杆的最末端的螺杆为末端螺杆，所述末端螺杆的尾部伸出所述伸缩护管套件外，并且所述末端螺杆与所述保护管固定连接；

两个所述锚固件间隔开地固定于土体内，所述光纤光栅位移计固定于所述锚固件上，所述末端螺杆的尾部预拉所述光纤光栅位移计后固定于另一个所述锚固件上。

优选的，所述光纤光栅位移计包括外筒、光纤、光栅和应力传感梁，所述伸缩管通过管接螺母与所述外筒连接，所述应力传感梁安装于所述外筒内，所述光栅封装于所述应力传感梁内，所述光纤的一端固定连接所述光栅，所述光纤的另一端伸出所述外筒后连接光纤解调仪。

优选的，所述外筒上设有供所述光纤伸出的固定孔，所述固定孔内固定安装有护套，所述光纤粘接于所述护套内。

优选的，所述保护管的尾端安装有固定导头，所述固定导头将所述保护管的尾端与所述末端螺杆的尾部固定连接。

优选的，所述固定导头包括抱箍和塞套，所述塞套安装于所述末端螺杆上，所述塞套填充所述末端螺杆与所述保护管之间的缝隙，所述抱箍将所述保护管抱紧于所述塞套和所述末端螺杆上。

优选的，所述固定导头为内外双牙螺母，所述内外双牙螺母的内牙与所述末端螺杆螺纹连接，所述内外双牙螺母的外牙与所述保护管螺纹连接。

优选的，所述锚固件包括垂直连接的锚脚和台面，所述锚脚竖直地压入土体内，所述锚脚与土体之间注胶固定，所述光纤光栅位移计和所述末端螺杆的尾部分别固定于所述台面上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的锚固件可安装于土体裂缝带内，光纤光栅位移计与末端螺杆的尾部分别固定于两个锚固件上，进而监测土体裂缝带的水平位移。本实用新型将传统的标距较短的光纤光栅位移计与螺杆相结合，通过螺杆增大光纤光栅位移计的标距，多根螺杆通过螺母对接连续，可以自由的控制标距的长度，具有很好的工程适用性。伸缩管和保护管将拉杆和螺杆保护在内，避免它们受到环境侵蚀；伸缩管可随土体裂缝位移而适应性地伸缩，保证光纤光栅位移计检测结果的准确性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的光纤光栅位移计结构示意图；

图3是本实用新型的固定导头的一种结构示意图；

图4是本实用新型的布设结构示意图；

图中标记为：1.光纤光栅位移计；11.外筒；12.光纤；13.光栅；14.应力传感梁；15.弹簧；16.拉绳；17.拉杆；18.护套；2.伸缩管；3.保护管；4.螺杆；41.末端螺杆；42.螺母；5.锚固件；51.锚脚；52.台面；6.管接螺母；7.光纤解调仪；8.固定导头；81.抱箍；82.塞套；91.发育地裂缝带；92.土体；93.砂体。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种光纤光栅位移计标距提升装置，包括光纤光栅位移计1、伸缩管2、保护管3、螺杆4和锚固件5。

光纤光栅位移计1包括外筒11、光纤12、光栅13和应力传感梁14，应力传感梁14安装于外筒11内，光栅13封装于应力传感梁14内，光纤12的一端固定连接光栅13，光纤12的另一端伸出外筒11后连接光纤解调仪7。光纤光栅位移计1内还安装有弹簧15、拉绳16和拉杆17，弹簧15的一端固定连接光栅13，弹簧15的另一端通过拉绳16固定连接拉杆17，拉杆17可相对于外筒11水平移动，拉杆17的尾端螺纹连接螺杆4，多根螺杆4的端部依次通过螺母固定连接。

伸缩管2的两端分别通过管接螺母6连接外筒11和保护管3，伸缩管2和保护管3为PE塑料管，伸缩管2和保护管3连接形成一个伸缩护管套件，拉杆17和多根螺杆4均伸入伸缩护管套件内，远离拉杆17的最末端的螺杆为末端螺杆41，末端螺杆41的尾部伸出伸缩护管套件外后固定于锚固件5上，并且末端螺杆41与保护管3固定连接。如图4所示，两个锚固件5间隔开地固定于土体内，光纤光栅位移计1固定于锚固件5上，末端螺杆41的尾部预拉光纤光栅位移计1后固定于另一个锚固件5上。

如图2所示，外筒1上设有供光纤12伸出的固定孔，固定孔内固定安装有护套18，光纤12粘接于护套18内，从而可使螺杆4对应力传感梁14形成预拉力。

如图1和图3所示，保护管3的尾端安装有固定导头8，固定导头8将保护管3的尾端与末端螺杆4的尾部固定连接。作为一种可选方案，固定导头8包括抱箍81和塞套82，塞套82安装于末端螺杆41上，填充末端螺杆41与保护管3之间的缝隙，抱箍81将保护管3抱紧于塞套82和末端螺杆41上。

作为另一种可选方案，固定导头8为内外双牙螺母(图中未示出)，内外双牙螺母的内牙与末端螺杆41螺纹连接，内外双牙螺母的外牙与保护管3螺纹连接，从而固定连接保护管3和末端螺杆41。

如图4所示，锚固件5包括垂直连接的锚脚51和台面52，锚脚51竖直地压入土体内，锚脚51与土体之间注胶固定，光纤光栅位移计1和末端螺杆41的尾部通过绑扎或者螺栓固定的方式安装于台面52上。

本装置的工作过程为：

当土体的发育地裂缝带91两侧有水平位移时，该水平位移通过锚固件5传递给末端螺杆41，再依次通过多根螺杆4传递到拉杆17、弹簧15和应力传感梁14上，应力传感梁14将拉杆17的位移转换成应力变化，应力改变引起光栅中心波长的偏移，通过光栅中心波长与应力的变化关系可计算土体裂缝位移大小。伸缩管2与保护管3跟随土体位移而伸/缩，保护拉杆17与螺杆4不受环境侵蚀。

本装置的布设方法为：

步骤一、选取监测线路，根据监测现场的实际情况以及监测要求，尽量选取与发育地裂缝带91走向垂直的监测线路，标明监测区带的端点，并利用生石灰粉进行定线标识出监测线路。

步骤二、开挖土槽，根据标示出的监测线路进行开挖，土槽开挖深度100-120cm，宽60-80cm；开挖的沟槽务必保持直线，避免歪扭。

步骤三、铺设砂垫层，在沟槽开挖后，在沟槽底部铺设5～8cm厚的回填土体92，并摊平踩实。

步骤四、测量定点，在沟槽上标示出各定点的位置，并放置锚固件5。将两个锚固件5打入相应标示点处的土体92内。

步骤五、布设地埋式光纤光栅位移计1，根据现场地裂缝延伸趋势，圈定光纤监测线路内的地裂缝相交区域，或者根据沟槽开挖出的侧壁裂纹和土体情况，确定地裂缝发育区域。在该区域内和相邻区域加装布设光纤光栅位移计1。打入两个T型的锚固件5，将光纤光栅位移计1和末端螺杆41绑扎固定于两个锚固件5上，两锚固件5沿沟槽方向保持位移计处于拉紧状态，实现土体水平向变形精准测量。

步骤六、在保持预拉力的情况下，在各锚固点进行注胶或咬合摩擦等方式的固定作业，待固定完成后方可撤去预拉力。

步骤七、铺设砂体层，待所有光纤光栅位移计1布设完毕后，向沟槽内回填砂体93对光纤光栅位移计1进行盖住保护。盖层厚度约为5～8cm厚。

步骤八、回填土槽，回填过程注意保护锚固件5及光纤光栅位移计1。在底部10-20cm高度上先回填土体92，在监测区带的端点引出光纤12。

步骤九、光纤12连接光纤解调仪7，通过数据处理系统进行土体裂缝监测。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，包括光纤光栅位移计、伸缩管、保护管、螺杆和锚固件；

所述伸缩管的两端分别通过管接螺母连接所述光纤光栅位移计和所述保护管，所述伸缩管和所述保护管连接形成一个伸缩护管套件，所述拉杆和多根所述螺杆均伸入所述伸缩护管套件内，远离所述拉杆末端的螺杆为末端螺杆，所述末端螺杆的尾部伸出所述伸缩护管套件外，并且所述末端螺杆与所述保护管固定连接；

两个所述锚固件间隔开地固定于土体内，所述光纤光栅位移计固定于一个所述锚固件上，所述末端螺杆的尾部预拉所述光纤光栅位移计后固定于另一个所述锚固件上。

2.根据权利要求1所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述光纤光栅位移计包括外筒、光纤、光栅和应力传感梁，所述伸缩管通过管接螺母与所述外筒连接，所述应力传感梁安装于所述外筒内，所述光栅封装于所述应力传感梁内；所述光纤的一端固定连接所述光栅，所述光纤的另一端伸出所述外筒后连接光纤解调仪。

3.根据权利要求2所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述外筒上设有供所述光纤伸出的固定孔，所述固定孔内固定安装有护套，所述光纤粘接于所述护套内。

4.根据权利要求2所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述保护管的尾端安装有固定导头，所述固定导头将所述保护管的尾端与所述末端螺杆的尾部固定连接。

5.根据权利要求4所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述固定导头包括抱箍和塞套，所述塞套安装于所述末端螺杆上，所述塞套填充所述末端螺杆与所述保护管之间的缝隙，所述抱箍将所述保护管抱紧于所述塞套和所述末端螺杆上。

6.根据权利要求5所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述固定导头为内外双牙螺母，所述内外双牙螺母的内牙与所述末端螺杆螺纹连接，所述内外双牙螺母的外牙与所述保护管螺纹连接。

7.根据权利要求4所述的光纤光栅位移计标距提升装置，其特征在于，所述锚固件包括垂直连接的锚脚和台面，所述锚脚竖直地压入土体内，所述锚脚与土体之间注胶固定，所述光纤光栅位移计和所述末端螺杆分别固定于两个所述台面上。