[发明专利]一种大量程光纤光栅孔径变形计及其校核方法

权利要求书

1.一种长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，包括：

壳体；

设于所述壳体内部的固定基材，其包括至少一对沿轴向布置且相对于变形计的轴心对称设置的悬臂梁、和连接两个所述悬臂梁的仅可沿径向刚性移动的刚性连接件；

刚性传力件，其设于所述悬臂梁上，具有朝向外侧且突出于所述壳体的用以与钻孔侧壁接触的突出部，当所述钻孔侧壁发生变形时，所述突出部带动所述悬臂梁发生相应的挠度变形；

设于所述悬臂梁上的测量光纤光栅，其光栅波长随着所述悬臂梁挠度的变化而发生变化。

2.根据权利要求1所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述悬臂梁包括等强度梁区，所述光纤光栅设在所述等强度梁区处。

3.根据权利要求2所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述测量光纤光栅至少设置四对，四对所述测量光纤光栅在所述壳体沿横截面的圆形投影中均匀分布。

4.根据权利要求1所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述悬臂梁采用弹簧钢制成。

5.根据权利要求1所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述变形计还包括用以设置所述固定基材的固定支座。

6.根据权利要求5所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述固定支座包括与壳体固定连接的支座连接部和用以设置所述固定基材的基材固定部。

7.根据权利要求6所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述基材固定部为圆柱体结构，其上设有用以所述刚性连接件穿过的贯通孔，所述贯通孔的尺寸与所述刚性连接件的截面尺寸相匹配，并仅允许所述刚性连接件发生沿径向的刚性移动。

8.根据权利要求5所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，所述固定支座包括用以固定同一个刚性连接件的第一固定支座和第二固定支座，所述第一和第二固定支座均固定设于所述壳体内，所述第一固定支座上设有第一过孔，所述第二固定支座上设有第二过孔，所述第一和第二过孔用以穿过所述刚性连接件、并仅允许所述刚性连接件发生沿径向的刚性移动。

9.根据权利要求1所述的长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计，其特征在于，变形计还包括设于所述壳体后端的处于自由变形状态的温补光纤光栅。

10.一种长期测量围岩应力的大量程光纤光栅孔径变形计的校核方法，其特征在于，包括以下步骤：

将变形计设于有机玻璃块的中心贯穿圆孔中，所述有机玻璃块的材质均匀、各向同性；

对所述有机玻璃块施加压力，所述压力的方向与平行于所述圆孔轴线方向的平面垂直，检验不同方位上的测量光纤光栅波长变化与压力变化是否呈良好的线性关系，若否，则变形计校核不合格；

检验每对悬臂梁上相应的两只光纤光栅波长变化是否相等，若否，则所述变形计校核不合格；

检验彼此错开的两队光纤光栅波长变化值的和与另两对光纤光栅波长变化值的和是否相等，若否，则所述变形计校核不合格。