[发明专利]一种非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置及方法

权利要求书

1.一种非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于：包括安装单元和测量单元，所述安装单元包括第一托盘、第二托盘、第一空心杆、第二空心杆和光纤准直器，所述第一托盘和所述第二托盘分别套设在所述第一空心杆上，所述第二空心杆一端与所述第二托盘远离所述第一托盘的一端连接，所述第二空心杆一端套入所述第一空心杆；所述光纤准直器设置在所述第一托盘上，所述光纤准直器的光纤穿过所述第一空心杆和所述第二空心杆；所述测量单元包括依次光路连接的波长扫描光源、第一光纤耦合器和第三光纤耦合器，还包括依次光路连接的第二光纤光栅、第一光纤光栅、第二光纤耦合器、第二光电探测器、A/D转换器和计算机，所述第二光纤耦合器与所述第一光电探测器光路连接，所述第三光纤耦合器、第一光电探测器及所述A/D转换器依次连接，所述第三光纤耦合器与所述光纤连接。

2.根据权利要求1所述的非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于：所述波长扫描光源替换为自发辐射光源和可调谐光纤滤波器，所述自发辐射光源与所述可调谐光纤滤波器连接，所述可调谐光纤滤波器与所述第一光纤耦合器连接。

3.根据权利要求1所述的非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于：所述安装单元为若干个，所述测量单元为一个，每一个所述安装单元中的所述光纤均与所述第二光纤耦合器连接。

4.根据权利要求1所述的非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于：所述第一托盘与所述第二托盘之间设置有若干个弹簧，每个所述弹簧均一端与所述第一托盘焊接、另一端与所述第二托盘焊接。

5.根据权利要求1所述的非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于：所述第一空心杆一端的另一端与所述第一托盘焊接。

6.一种非接触式测量被保护层膨胀变形量的方法，基于权利要求1-5任意一项所述的非接触式测量被保护层膨胀变形量的装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在被保护层中挖顶端开口或底端开口的孔，使每个安装单元中的第一铁盘紧贴所述孔的开口；

(2)开启波长扫描光源，所述波长扫描光源发出的光经第一光纤耦合器后分成两束光，其中一束光通过所述第二光纤耦合器依次进入第一光纤光栅和第二光纤光栅，所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅的中心波长不同，所述第一光纤光栅和所述第二光纤光栅的反射光由所述第二光线探测器探测，另一束光通过第三光纤耦合器进入到光纤准直器发生透射和反射，透射过所述光纤准直器的光射到孔的底部，再反射回所述光纤准直器中；

(3)经所述孔的底部反射的光和经所述光纤准直器反射的光发生干涉后再由第一光电探测器探测；

(4)所述第一光电探测器和所述第二光电探测器的输出信号经过A/D转换器进行转换，之后输入计算机进行处理，从而得到所述光纤准直器端面到煤层顶板的距离。