CN214748562U - 一种锚杆轴力传感器 - Google Patents
一种锚杆轴力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN214748562U CN214748562U CN202121224390.2U CN202121224390U CN214748562U CN 214748562 U CN214748562 U CN 214748562U CN 202121224390 U CN202121224390 U CN 202121224390U CN 214748562 U CN214748562 U CN 214748562U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stress ring
- shell
- stress
- axial force
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910001090 inconels X-750 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
本实用新型涉及应力检测技术领域，具体为一种锚杆轴力传感器，包括应力环、光纤光栅和外壳；所述应力环设有半圆槽，所述应力环与外壳通过螺栓连接，所述光纤光栅固定在应力环的半圆槽内，所述光纤光栅从应力环和外壳的螺纹孔穿出；所述光纤光栅用于测量应力环内的微应变以实现对轴向力的测量；所述应力环与外壳的中心均设有通孔，所述通孔能够插入螺栓并固定安装于地下用以测量地应力。本方案中应力环收到轴向力时会导致应力环在轴向方向上产生微应变并传递至径向上产生形变，因此光纤光栅将会受力形变，从而引起波长增大，增大量与轴向产生的微应变成正比，从而实现对应力的探测。
Description
技术领域
本实用新型涉及应力检测技术领域，具体为一种锚杆轴力传感器。
背景技术
在人们的日常生活中，人们对力的测量有着广泛的需求，特别是在工程技术领域中，力测量技术更是有着广阔的市场。而现有的力测量技术，为了满足不同的具体力、重力、轴力等不同的测量需求，各式各样先进的力测量也随之产生，力的测量工具也慢慢变得具有适应性和可操作性。现有的力测量技术中，通常使用各式的力传感器来对应力进行检测，而力传感器需要在包括湿度和温度变化较大以及电磁干扰等恶劣的环境条件下工作并提供可靠的测量结果。比如在冶金、煤矿和隧道等行业里，在土挖采后对地应力进行探测时，现有的锚杆轴向力通常就无法进行实时在线监测和测量。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题在于提供一种能够在煤矿或隧道等环境下测量地应力的力传感器。
本实用新型提供的基础方案：包括应力环、光纤光栅和外壳；所述应力环设有半圆槽，所述应力环与外壳的中心设有同轴通孔，应力环与外壳的侧面设有对应的螺纹孔，所述应力环与外壳固定连接，所述光纤光栅的一端固定在应力环的半圆槽内，所述光纤光栅的另一端从应力环和外壳对应的螺纹孔穿出。
本实用新型的原理及优点在于：本方案将光纤光栅固定于应力环内的半圆槽中，当应力环受到轴向力时会导致应力环在轴向方向上产生微应变并传递至径向上产生形变，因此光纤光栅将会受力形变，从而引起波长增大，增大量与轴向产生的微应变成正比，从而实现对应力的探测；而将锚杆轴力传感器设计为中间具有通孔的结构使其能够插入螺栓用于替换传统的螺栓垫片来直接使用，方便了用户对地应力进行测量。
进一步，所述螺纹孔通过转接头与铠装光缆连接，光缆端部带有LC/APC或FC/APC接头。
有益效果：通过铠装光缆起到防潮湿和防鼠咬的作用，让锚杆轴力传感器能够长期安全的应用于地应力的测量。
进一步，还包括光电解调仪，所述光电解调仪与光缆端部连接；所述光电解调仪用于发送多波长光信号、接收多波长反射信号以及对波长信息解码；所述光电解调仪的多波长光信号由波长扫描激光器产生。
有益效果：连接光电解调仪，实现对地应力的在线监测与实时测量。
进一步，所述光电解调仪还用于发送波分复用光信号，所述波分复用光信号由宽带光源提供。
有益效果：通过波分复用充分利用光纤光栅的低损耗波段，增加光纤的传输容量。
进一步，所述光电解调仪还包括波分复用器，所述波分复用器用于将波分复用光信号分解到不同的通道。
有益效果：通过波分复用器将不同波长的光信号分离。
进一步，所述应力环与外壳之间设有O型密封圈。
有益效果：通过O型密封圈对锚杆轴力传感器起到密封和减震的作用。
附图说明
图1为本实用新型一种锚杆轴力传感器的俯视图。
图2为本实用新型一种锚杆轴力传感器的剖面图。
图3为本实用新型一种锚杆轴力传感器的光电解调仪示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的标记包括：光纤光栅1、应力环2、O型密封3、外壳4、半圆槽5。
实施例基本如附图1所示：
具体实施过程如下：
实施例一
实施例一基本如图1所示，一种锚杆轴力传感器，包括光电解调仪、应力环2、光纤光栅1和外壳4；所述应力环2设有半圆槽5，本实施例中应力环2与外壳4通过内六角螺钉固定连接，所述光纤光栅1焊接固定在应力环2的半圆槽5内，所述光纤光栅1从应力环2和外壳4的螺纹孔穿出。当应力环2收到轴向力时会导致应力环2在轴向方向上产生微应变并传递至径向上产生形变，因此光纤光栅1将会受力形变，从而引起波长增大，增大量与轴向产生的微应变成正比，从而实现对应力的探测。
如图2所示，本实施例中应力环2采用高低温下具有恒弹性模量的耐腐蚀的金属材料高温合金(GH4145)：(美标ASTM):Inconel x-750/W.Nr.2.4669。本实施例中应力环2与外壳4的中心设有通孔，所述通孔能够插入螺栓，所述锚杆轴力传感器能够喜欢传统的螺栓垫片通过螺栓连接直接安装于地表，对地应力进行实时监测和测量。所述应力环2与外壳4之间设有橡胶O型密封3圈，通过橡胶O型密封3圈的密封作用，减少了外部环境对压力环的腐蚀作用。所述应力环2和外壳4的螺纹孔处皆有1.5m的铠装光缆，通过铠装光缆来保护光缆在潮湿的环境下工作，光缆的端部带有LC/APC接头并与光电解调仪连接。
如图3所示，本实施例中的光电解调仪中包括有CPU、波长扫描激光器、光隔离器、光耦合器和光电探测器。所述CPU与波长扫描器和光电探测器均电连接，所述波长扫描激光器、光耦合器、光隔离器和光电探测器依次光路连接。光电解调仪的波长扫描光信号由波长扫描激光器产生，激光器输出波长随时间线性变化，这样以时间为变量，波长线性扫描，即按时间顺序扫描多通道各个传感器，读取反射光谱的波长信息。
光电解调仪的波长扫描激光器在扫描驱动电压的驱动下，输出的窄带波长随时间单调变化，实现波长扫描，这束光分配至每个通道上去，入射到光耦隔离器和耦合器，光信号输出到铠装光缆，光电探测器检测反射回来的光信号强度。由此，波长扫描激光器每扫描一次，光电探测器就会得到反射光谱光强高、低的不同而形成一组由不同波长光谱强度的反射式光谱信号，这组反射式光谱信号中不同波长对应的光强、弱组合即包含着单通道轴力传感器信息。光电解调仪对轴力传感器的各个参数进行设置和保存，进而解读出轴力。
以上的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (6)
1.一种锚杆轴力传感器，其特征在于：包括应力环、光纤光栅和外壳；所述应力环设有半圆槽，所述应力环与外壳的中心设有同轴通孔，应力环与外壳的侧面设有对应的螺纹孔，所述应力环与外壳固定连接，所述光纤光栅的一端固定在应力环的半圆槽内，所述光纤光栅的另一端从应力环和外壳对应的螺纹孔穿出。
2.根据权利要求1所述的一种锚杆轴力传感器，其特征在于：所述螺纹孔通过转接头与铠装光缆连接，光缆端部带有LC/APC或FC/APC接头。
3.根据权利要求2所述的一种锚杆轴力传感器，其特征在于：还包括光电解调仪，所述光电解调仪与光缆端部连接；所述光电解调仪用于发送多波长光信号、接收多波长反射信号以及对波长信息解码；所述光电解调仪的多波长光信号由波长扫描激光器产生。
4.根据权利要求3所述的一种锚杆轴力传感器，其特征在于：所述光电解调仪还用于发送波分复用光信号，所述波分复用光信号由宽带光源提供。
5.根据权利要求4所述的一种锚杆轴力传感器，其特征在于：所述光电解调仪还包括波分复用器，所述波分复用器用于将波分复用光信号分解到不同的通道。
6.根据权利要求1所述的一种锚杆轴力传感器，其特征在于：所述应力环与外壳之间设有O型密封圈。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121224390.2U CN214748562U (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种锚杆轴力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121224390.2U CN214748562U (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种锚杆轴力传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214748562U true CN214748562U (zh) | 2021-11-16 |
Family
ID=78627507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202121224390.2U Active CN214748562U (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 一种锚杆轴力传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214748562U (zh) |
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202121224390.2U patent/CN214748562U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0954743B1 (en) | Multiparameter fiber optic sensor for use in harsh environments | |
| US8433160B2 (en) | Smart fastener and smart insert for a fastener using fiber Bragg gratings to measure strain and temperature | |
| US6016702A (en) | High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments | |
| US5973317A (en) | Washer having fiber optic Bragg Grating sensors for sensing a shoulder load between components in a drill string | |
| CA2274505C (en) | Distributed strain and temperature sensing system | |
| US8621922B2 (en) | Method and system for monitoring waterbottom subsidence | |
| CN108507697B (zh) | 一种基于光纤传感的海水温深剖面测量系统 | |
| KR100760510B1 (ko) | 회전체의 이상감지장치 | |
| Inaudi et al. | Distributed fiber optic strain and temperature sensing for structural health monitoring | |
| CN108139366A (zh) | 基于声发射的健康监测方法和系统 | |
| CN202066479U (zh) | 一种直线式光纤光栅位移计 | |
| CN101280690A (zh) | 压力传感器 | |
| Schroeck et al. | Strain monitoring in steel rock bolts using FBG sensor arrays | |
| CN101995485A (zh) | 靶式光纤光栅流速计 | |
| CN214748562U (zh) | 一种锚杆轴力传感器 | |
| CN102607422A (zh) | 一种直线式光纤光栅位移计 | |
| CN108362318A (zh) | 一种光纤多裂缝监测系统及方法 | |
| US20200088894A1 (en) | Auditory Monitoring Of Downhole Conditions Through A Fiber Optic Cable | |
| CN112798261A (zh) | 一种基于光纤光栅的盾构机刀头磨损监测传感器 | |
| Jie et al. | A new packaged FBG sensor for underground cable temperature monitoring | |
| Ferdinand et al. | Mine operating accurate stability control with optical fiber sensing and Bragg grating technology: the BRITE-EURAM STABILOS project | |
| CN113776691B (zh) | 面向煤田采空区火源钻孔探测的分布式光纤温度传感方法 | |
| CN210565611U (zh) | 一种光纤光栅测力螺栓 | |
| CN203163915U (zh) | 一种光纤光栅锚杆测力计 | |
| CN202083359U (zh) | 光纤光栅应变传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: Building 15-1-1-1, No. 5 Chuangfu Road, Wulidian Street, Jiangbei District, Chongqing, 400000 Patentee after: Chongqing Baian Technology Co.,Ltd. Address before: 400000 1st floor, 38 Gangcheng Middle Road, Jiangbei District, Chongqing Patentee before: Chongqing Baian Technology Co.,Ltd. |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder |