[实用新型]一种高精度光纤光栅位错计

说明书

本新型公开了一种高精度光纤光栅位错计，包括光纤光栅、光纤松套管、拉伸弹簧、滑动杆、定位片、护套、精密不锈钢管、传动杆以及扣件。本位错计采用管式串联结构，在精密不锈钢管内，依次安置了滑动杆、拉伸弹簧、定位片、光纤光栅和护套。位错计的传感机理是通过弹簧将沉降缝两侧的不均匀沉降量转化为弹力，作用在裸光纤光栅上，使裸光纤光栅受轴向应力，自身产生应变，进而引起光栅光纤的中心波长发生改变，实现相对沉降量的监测。本发明的位错计可对建筑物和构筑物沉降缝两侧沉降差进行长期实时监测，其测量精度高、结构简单、稳定性好、灵敏度高、抗电磁干扰、造价低廉，具有良好的经济效益和社会效益。

技术领域

本实用新型基于光纤光栅技术，是一种对地下管廊沉降缝两侧结构相对沉降量进行实时监测的高精度光纤光栅位错计，属于光纤传感技术领域。

背景技术

近几年，作为城市地下空间可持续发展的重要组成部分，将城市地下管线，如电力、通讯、燃气、给水、排水、热力、电视网网络等集中设置于同一隧道空间中的地下管廊发展迅速。其具有现代化程度高、集约化水平高、便于协同维护集中管理的优点。但由于其结构纵向断面较长，不可避免地会产生局部不均匀沉降，造成管线断裂形成火灾甚至爆炸等灾害。对此，及时准确地获取地下管廊的局部不均匀沉降信息是十分重要的。通过对地下管廊沉降缝两侧相对沉降量的实时监测，可以实现控制周围地区开发时的基坑开挖速度与降水速度，对超限部位提前预警，避免引起管廊内部管线破坏，预防事故。光纤光栅因具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀等特点，适用于地下复杂工程的长期健康监测。因此，研发一种长期实时监测地下管廊沉降缝两侧相对沉降状态的高精度光纤光栅位错计很有必要。

实用新型内容

本实用新型涉及一种满足地下管廊与水坝长期实时监测，性能稳定、可靠、灵敏度高、抗电磁干扰，可用于监测地下管廊与水坝坝体沉降缝两侧结构相对沉降状态的光纤光栅位错计。

为了实现上述目的，本实用新型解决技术问题的技术方案是：

一种高精度光纤光栅位错计，包括：光纤光栅、光纤松套管、拉伸弹簧、滑动杆、定位片、护套、不锈钢管、传动杆；主体结构采用管式串联结构，在不锈钢管内左侧安装有滑动杆；滑动杆前端置于不锈钢管外侧，后端通过不锈钢环与拉伸弹簧前端连接，拉伸弹簧后端与定位片连接；定位片与光纤光栅前端的尾纤粘接，光纤光栅后端的尾纤外套设有护套，护套外壁与不锈钢管内壁抵接；滑动杆前端通过一字型扣件固定在墙体上；不锈钢管腰部外侧通过固设的T型扣件与传动杆前端连接，传动杆后端通过一字型扣件固定在墙体上；光纤光栅为Bragg光栅。

拉伸弹簧、滑动杆、传动杆与定位片的材质均为304不锈钢。

本实用新型具有下列优点和效果：

1.监测精度高，封装误差对传感器的影响小。本实用新型采用裸光纤光栅直接受力，自身产生应变，进而使得中心波长发生改变的方式实现位移的监测，并没有将光纤光栅粘贴在基体上。这样一来充分利用了光纤光栅自身的形变能力，提高了监测灵敏度。此外，该方式避免了粘贴过程中给光纤光栅造成初始变形，可显著提高了传感器的监测精度。

2.测量精度可以调节。

由于本实用新型采用拉伸弹簧将相对位移转化成弹力，施加在裸光纤光栅上，进而使光纤光栅发生轴向变形，获取到中心波长变化信号。对此，弹簧的刚度直接影响着光栅中心波长的变化量。通过选取不同刚度的弹簧，可以灵活的改变测量精度。

3.稳定性好，制作成本低。本实用新型的封装构件材料为304不锈钢与PVC混合料，造价低廉，制作简单，稳定性好，具有良好的抗腐蚀能力，可对光纤光栅起到良好的保护作用。

4.精致小巧，适用范围广；通过对固定方式进行改造，可以适应各类结构与不同环境下相对沉降量监测。本光纤光栅位错计结构简单、测量精度高、稳定性好、易于加工制造、灵敏度高、抗电磁干扰、抗腐蚀，具有较好的适用性和拓展性。

附图说明