[实用新型]一种差动式光纤光栅静力水准仪

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种差动式光纤光栅静力水准仪。

背景技术

光纤光栅传感技术是利用光栅在外界因素影响下发生波长漂移，实现准分布传感和测 量的技术。作为一种新型的无源传感元件，光纤光栅具有抗电磁干扰、抗腐蚀、高可靠性、 高测量精度以及很强的串联组网能力等优点。因此光纤光栅传感器在电力系统、自然资源 开采以及水利工程中发挥着重要作用。

桥梁、隧道、堤坝等在外界因素或自然条件下会产生变形，局部或整体在竖直方向上 的挠度变化反应了竖直方向上受力的不均匀性，会对桥梁、隧道、堤坝等的安全性和使用 性产生不利影响。目前主要使用静力水准仪监测结构在竖直方向上位移，静力水准仪主要 由液缸、浮筒、敏感器件等部件组成，适用于测量参考点与测试点之间的基体在竖直方向 的相对位移。在使用过程中，静力水准仪利用连通器的原理，通过连通管连在一起的多个 静力水准仪以及储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量不同静力水准仪内部液面的高 度变化间接测量测量点的竖直方向位移变化。传统的静力水准仪多采用称重式、电容式和 压力式，这些电类传感器由于抗电磁干扰差、长期稳定性差、远距离传输信号衰减严重以 及不易于组建传感网络等原因在某些情况下使用受限。光纤光栅静力水准仪解决了上述传 统静力水准仪存在的问题，专利号为201520094700.1的中国专利“基于光纤光栅传感器的 多通路静力水准装置”采用浮子式，由一个定滑轮传递力并改变方向，通过拉伸金属片使 附着在其上的光栅波长发生漂移，从而检测液面变化。但定滑轮机构的自身摩擦较大不容 忽视，影响传感器的测量精度和重复性。由于未采取温度补偿的措施，所以该传感器测量 结果受温度影响较大。专利号为201120149877.9的中国专利“一种光栅静力水准仪”采用 浮子式双光栅结构，浮力通过浮子作用于等强度梁，粘贴在等强度梁上面的光栅应变发生 变化，应变变化导致波长的漂移，这样液面变化与波长漂移之间发生对应关系，并且双光 栅结构具有温度补偿功能。但由于等强度梁的材料本身限制，本身应变变化有限，所以波 长变化量有限，所以该静力水准仪的灵敏度不大。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种差动式光纤光栅静力水准仪，结构简单、 灵敏度高，并且具有温度自补偿功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种差动式光纤光栅静力水准 仪，包括若干个结构相同并且串联连接的光纤光栅静力水准装置，相邻光纤光栅静力水准 装置的下腔之间通过通液三通阀进行连通，通液三通阀设置在光纤光栅静力水准装置的下 腔的下部，每个光纤光栅静力水准装置为圆柱腔状，分为上腔和下腔，上腔和下腔之间由 隔板进行分隔，上腔包括上盖、等强度梁一、等强度梁二、光纤光栅一、光纤光栅二、出 纤管一、出纤管二，上盖中沿上盖的直径方向固定等强度梁一、等强度梁二，等强度梁一、 等强度梁二的结构、尺寸相同且对称设置，它们相互靠近的一端固定连接，等强度梁一的 上表面粘贴光纤光栅一，等强度梁二的下表面粘贴光纤光栅二，光纤光栅一、光纤光栅二 分别通过位于上盖侧方的出纤管一、出纤管二与外部检测仪器连接；下腔中设置浮子，浮 子包括浮筒和顶杆，顶杆的下端固定在浮筒的上端面中心处，顶杆的上端穿过隔板，位于 与等强度梁一、等强度梁二的连接端点的正下方；下腔的侧面沿竖直方向固定液位指示管； 每个光纤光栅静力水准装置的下腔的上部分别设置一个通气三通阀。

按上述技术方案，液位指示管的上端和下端分别通过一个二通阀与下腔相连通。

按上述技术方案，通过卡环一、卡环二对浮筒进行水平限位，使浮筒位于下腔的中部。

按上述技术方案，液位指示管的上端、下端的二通阀与下腔之间均通过螺纹连接，并 分别设置1个密封圈。

按上述技术方案，下腔的底面上设置小凸台，下腔的底面与浮筒的下底面之间通过小 凸台接触。

按上述技术方案，顶杆的材质为铝。