[实用新型]一种矿用大量程光纤光栅无源顶板离层传感器

说明书

一种矿用大量程光纤光栅无源顶板离层传感器，包括壳体、钢丝绳滚轮机构、光纤光栅应变机构；其特征在于：光纤光栅应变机构包括第二齿轮，一端与第二齿轮固定并随第二齿轮转动的精密丝杠；设有一个斜面的斜面滑块，斜面滑块套在精密丝杠上并可以沿丝杠轴向运动；固定在前轴承支撑架上的应变片固定方块，应变片固定方块的位置与斜面滑块相对应；还设有一光纤光栅应变片，光纤光栅应变片的一端由应变片固定方块固定，另一端为与斜面滑块的斜面接触并能相对滑动的自由端，光纤光栅应变片上贴有光纤光栅；将钢丝绳拉动滚轮的圆周运动变成精密杆上的斜面滑块轴向运动，光纤光栅的波长变化，实现了实时在线顶板离层动态监测。

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全检测技术领域，尤其涉及一种矿用大量程光纤光栅无源顶板离层传感器。

背景技术

光纤传感技术是一门新的科学技术，也是信息社会的一个重要技术基础，在当代高科技中占有十分重要的位置。光纤传感技术是二十世纪七十年代左右随着光纤通信技术的萌芽而迅速建立起来的，通过以光波这一载体并光纤这一媒质，起到具有感知与信号传输的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤， 具有一系列独特的、 其他载体和媒质难以相比的优点。

在对矿山压力监控的过程中，由于种种客观和主观的的原因，而造成采场下沉，严重影响了矿山的生产、运输，以及矿工的人身安全。每年都有相当数量的矿井事故发生，顶板事故是煤矿运输最严重的事故，所以搞好顶板事故的预防是目前煤矿生产技术管理和安全管理工作中一个十分重要的课题。

现有的矿压检测装置不完备，抗干扰能力差，数据传输能力差、传输距离短，无法无源实时在线监测，大区域检测传感器及分站现场供电复杂，随着矿井的深部开采，要求监测顶板变形量传感器量程大，现有传感器量程无法满足现场实际需要，传感器数据无法本地实时上传等往往造成矿井安全监控不到位。

传感技术是近几年热门的应用技术， 传感器在朝着灵敏、 精确、适应性强、小巧和智慧化的方向发展。在这一过程中，光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。

发明内容

本实用新型提供了一种矿用大量程光纤光栅无源顶板离层传感器，该传感器能远程实时监控预警预报，将钢丝绳的直线拉伸运动传递给光纤光栅波长变化，实现钢丝绳的变化量通过光纤光栅波长的变化实时上传并显示出来，量程大，精度高。

本实用新型的技术方案为：

一种矿用大量程光纤光栅无源顶板离层传感器，包括壳体、钢丝绳滚轮机构、光纤光栅应变机构；壳体设有前轴承支撑架、中间轴承支撑架、后轴承支撑架；钢丝绳滚轮机构包括第一齿轮，其特征在于：光纤光栅应变机构包括第二齿轮，一端与第二齿轮固定并随第二齿轮转动的精密丝杠；设有一个斜面的斜面滑块，斜面滑块套在精密丝杠上并可以沿丝杠轴向运动；固定在前轴承支撑架上的应变片固定方块，应变片固定方块的位置与斜面滑块相对应；还设有一光纤光栅应变片，光纤光栅应变片的一端由应变片固定方块固定，另一端为与斜面滑块的斜面接触并能相对滑动的自由端，光纤光栅应变片上贴有光纤光栅；斜面滑块轴向运动推动光纤光栅应变片径向变形，光纤光栅应变片波长变化。

进一步的，为了方便使用并便于轴向运动，所述斜面滑块为将其一侧楞切成斜面的四方螺母。

进一步的，设置两片光纤光栅应变片，保证了两片应变片受温度影响一致，两个光纤光栅应变片封装工艺相同，所述的斜面滑块还设有第二斜面，第二斜面与第一斜面的倾斜角度反向对称；在斜面滑块的第二斜面与对应的固定方块的侧面之间设有第二光纤光栅应变片，第二光纤光栅应变片的一端由应变片固定方块固定，另一端为与斜面滑块的斜面接触并能相对滑动的自由端。

进一步的，为了方便使用并便于轴向运动，所述斜面滑块为将其两个侧楞切成斜面的四方螺母。

进一步的，为了防止光纤振动或生产过程压断，所述应变片固定方块设有光纤导向沟道。