[实用新型]光纤光栅封装土压力传感器

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及的是一种智能监测传感器。具体地说是一种用于土压力测量的光纤光栅封装传感器，属于光纤光栅传感领域。

(二)背景技术

传统的土压力传感器不能满足长期监测提出的稳定性、耐久性、分布式等要求。光纤光栅是一种性能优良的传感元件，无论在技术成熟度，还是成本上都已经取得了实质的突破。光纤光栅用于土压力传感的主要优点体现在：长期稳定性好；耐久性好；不受电磁场干扰，电绝缘性好；抗潮湿；既可以实现点测量，也可以实现分布式测量；绝对测量；信号、数据可多路传输，便于与计算机连接，单位长度上信号衰减小；频带宽，信噪比高等。土压力长期监测少则几十年，长则上百年，必须保证传感器具有足够好的长期稳定性和耐久性，并且土压力传感器与一般的压力传感器不同，还要考虑与土介质的变形模量匹配问题。目前关于光纤光栅土压力传感器的报道很少，并且未见相关的专利。因此，对光纤光栅进行封装处理后测量土压力是光纤光栅应用的一个新的方向。

(三)、发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、布设方便、长期稳定性好、耐久性好、既可布设被自由土体内部，也可布设在构筑物与土体的分界面上、适应长期监测的要求的光纤光栅封装土压力传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括光纤光栅、壳体，壳体是由圆形承重压板和底板组成的，圆形承重压板是由弹性材料制成的板，圆形承重压板的背面开有圆形槽，圆形承重底板的侧边上开有光纤引出孔，所述的光纤光栅由两根光栅连接组成，一根光栅粘贴在圆形承重压板的背面，另一根光栅粘贴在金属条上，光纤光栅的引出光纤从光纤引出孔中引出，底板安装在圆形承重压板的背面。

本实用新型还可以包括这样一些结构特征：

1、所述的光纤光栅由两根光栅连接组成，是由两根光栅串联组成。

2、所述的粘贴在圆形承重压板的背面的光栅是沿圆形承重压板的径向粘贴。

3、底板与圆形承重压板之间是螺纹连接，底板与圆形承重压板之间有密封圈，螺纹处有密封胶。

4、光纤的引出端连接外接光缆。

5、金属条的一端与圆形承重压板固接。

本实用新型用单弹性圆形承压板将土压力转换为薄板的挠曲变形，下表面的应变与土压力大小成线性关系，预先粘贴在圆形承重压板背面的光纤光栅也将产生应变，引起反射波长的变化。此时应用光纤光栅解调仪测量其波长，并用事先标定的土压力-波长曲线即可求得土压力值。对于温度补偿，采用在传感器内设一个可自由伸缩的与圆形承重压板同样材料的金属条，在金属条上粘贴一同样的光栅，这时金属条上的光栅和承压板上的光栅由温度变化引起的波长变化量一致，通过计算即可获得承压板上由压力产生的光栅。

本实用新型的有益效果是，应用光纤光栅测量土压力，还具有温度自补偿功能和测量温度的功能。充分利用了光纤光栅耐久性好和稳定性好的特性，具有结构紧凑、传力明确等优点。

(四)附图说明

附图是本实用新型的实施方案的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型作更详细的描述：

光纤光栅封装土压力传感器的组成包括光纤光栅、壳体，壳体是由圆形承重压板1和底板8组成的，圆形承重压板是由弹性材料制成的板，圆形承重压板的背面开有圆形槽，圆形承重底板的侧边上开有光纤引出孔6，所述的光纤光栅由两根光栅连接组成，一根测量应变的光栅4粘贴在圆形承重压板的背面，另一根测量温度的光栅3粘贴在金属条2上，光纤光栅的引出光纤从光纤引出孔中引出，底板安装在圆形承重压板的背面。两根光栅串联连接。粘贴在圆形承重压板的背面的光栅是沿圆形承重压板的径向粘贴。底板与圆形承重压板之间是通过螺纹7连接，底板与圆形承重压板之间有密封圈9，螺纹处有密封胶。光纤的引出端连接外接光缆10。金属条的一端与圆形承重压板固接。