[发明专利]基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统及监测方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其包括延长部、固定装置、基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置、基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置、钢管、延长线、挡板、耦合器、光纤、矿用光缆、光纤光栅解调仪及计算机系统，其特征在于：

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置安装在充填体内的测点位置；所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置沿水平方向布置，所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置沿竖直方向布置；

在所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的下方通过固定装置对其固定，在所述的充填体竖向位移测量装置的上方安装所述延长部，并且通过选择不同长度的延长部使所述的延长部的顶部接触待充填区域的顶板；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置与所述的固定装置之间为可调高度式连接部；

所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置包括外壳一、外壳二、第一光纤光栅位移传感器、第一弹簧、第一刚性金属杆及紧固螺栓，所述的外壳一、外壳二均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳一两端开口，所述的外壳二一端开口，另一端封闭，所述的外壳一和外壳二开口的一端通过螺纹连接在一起，从外壳一的另一端穿出的滑杆与所述的外壳一之间设置有密封圈；

所述的外壳一和外壳二内套装有若干个所述的第一光纤光栅位移传感器，若干个第一光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第一光纤光栅位移传感器设置有保护外套，所述的保护外套的外径与所述外壳一、外壳二的内径相匹配，各个第一光纤光栅位移传感器之间通过所述的刚性金属杆与所述第一弹簧连接，位于外壳二下部的第一光纤光栅位移传感器的保护套通过所述的紧固螺栓与外壳二固定连接，其余第一光纤光栅位移传感器的保护套与所述外壳二之间均为滑动配合；

所述的基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置包括外壳三、外壳四、第二光纤光栅位移传感器、第二弹簧、连接线、连接环、第二刚性金属杆及弹簧固定架；所述的外壳三和外壳四均为圆形管件，二者内径相同，所述的外壳三和外壳四之间通过螺纹连接，在远离外壳四的外壳三的端部设置有用于引出所述连接线的引出孔，所述的连接线引出后固定在所述的连接环上，在靠近外壳四的外壳三的端部固定连接所述弹簧固定架；

在远离外壳三的外壳四的端部也设置有通透孔，用于引出所述的连接线；

在所述的外壳三、外壳四内套装有若干个所述的第二光纤光栅位移传感器，若干个第二光纤光栅位移传感器彼此串联，每个第二光纤光栅位移传感器设置有保护套，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套的外径与所述的外壳三、外壳四的内径相匹配，各个第二光纤光栅位移传感器之间通过所述的第二刚性金属杆与所述的第二弹簧连接，所述的第二光纤光栅位移传感器的保护套与所述的外壳三、外壳四之间均为滑动配合，位于中间部位的第二弹簧固定在所述的弹簧固定架上；

所述的连接线分别与位于两端的第二弹簧和第二刚性金属杆连接；

所述的延长线与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的连接环连接，所述的钢管彼此首尾相连，连接好的钢管与所述基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置两端通过螺纹连接，所述的延长线穿过所述钢管与所述挡板固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置和基于光纤光栅传感的充填体横向位移测量装置的数量根据测量目的确定，其数量≥1；所述的延长线的长度与钢管的数量也根据测量目的确定。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：若干个第一弹簧、第二弹簧的弹性系数均相等，若干个第一光纤光栅位移传感器、第二光纤光栅位移传感器的弹性系数均相等，所述光纤的连接头从所述外壳二的下部引出。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤光栅传感的充填体变形在线监测系统，其特征在于：所述的固定装置包括底座和地锚，所述的底座包括套管和底盘，所述的底盘通过所述地锚来固定，所述的套管竖向安装在所述的底盘上，在所述的套管上均匀开设有若干带有螺纹的通透孔，所述套管的内径大于所述的基于光纤光栅传感的充填体竖向位移测量装置的外径。