分布式變形測量裝置與光纖光柵傾角傳感器、結構的制作方法
【專利摘要】一種分布式變形測量裝置與光纖光柵傾角傳感器、結構，包括：外殼，外殼為底端開放的空心圓筒；一對等強度梁，分別設置在外殼內相對側，一對等強度梁的內表面或者外表面上的相對側設置有兩個光纖光柵放置位；重物，設置在外殼的底部，重物的兩端分別與一對等強度梁固定。由于光纖光柵放置位在相對側，從而使得在變形時，光纖光柵放置位中一個受正應變作用，另一個受負應變作用，采用光纖光柵的波長漂移量的差值信息作為輸出信號，因此，能夠消除檢測過程中的溫度誤差，繼而，提高了光纖光柵傾角傳感器的檢測精度。
【專利說明】
分布式變形測量裝置與光纖光柵傾角傳感器、結構
技術領域
[0001]本發明涉及傳感器檢測領域，具體涉及一種分布式變形測量裝置與光纖光柵傾角傳感器、結構。
【背景技術】
[0002]對沿豎直方向不同高度或者深度處的傾斜、變形信息的監測在高層建筑、電力鐵塔、高邊坡等工程領域非常重要，通過監測，可掌握它們的傾斜、變形情況以及其變化趨勢。這種傾斜或者變形的測量技術中，傳統的電測斜儀應用非常普遍，例如在邊坡的變形監測中，工作人員通過在邊坡內部沿豎直方向鉆孔，埋入商業測斜管，將電測斜儀放入測斜管中，從測斜管的底端開始，依次按照等高度的間隔提升電測斜儀，再記錄下各個高度處的電測斜儀測量到的變形值，得到邊坡沿豎直方向不同高度分布式變形信息。這種測量方法，由于電測斜儀的輸出信號為弱電，一方面，儀器的抗電磁干擾能力差，讀數不穩定;另一方面，工作人員的每次測量都必須到邊坡現場實施，工作開展非常不便，不同的工作人員受主觀影響后的讀數結果也容易不同，而且無法做到實時監測，對邊坡變形無法實時、及時的掌握。光纖光柵傳感技術因其抗電磁干擾、可多個傳感器串接復用、易于組網測量、可遠程實時監測等突出優勢，非常適合用于邊坡等野外惡劣環境中的實時監測，因此基于光纖光柵原理的分布式變形測量技術的研究不斷。
[0003]現有技術中，例如文獻《基于光纖光柵傳感技術的邊坡原位測斜及穩定性評估方法》和《基于光纖光柵的高陡邊坡及危巖落石監測技術與應用研究》，以及公開號為101713650A的中國專利《一種光纖光柵測斜儀及測斜算法》中，均是將光纖光柵等長度間隔的直接粘貼于測斜管表面，測斜管在邊坡變形的作用下產生彎曲變形，光纖光柵感知測斜管的彎曲應變，通過測量光纖光柵在彎曲應變作用下的波長漂移，得出測斜管的應變分布信息，再利用這些應變分布信息，結合理論算法，推導出測斜管的變形信息。現有技術的不足在于:由于光纖光柵直接粘貼在測斜管表面，光纖光柵粘貼處的測斜管彎曲應變不一定為均勻應變，非均勻的應變作用會使光纖光柵產生啁啾現象，導致光纖光柵傳感失效;現有技術提供的理論算法，需要通過光纖光柵測量到的彎曲應變反推出測斜管的轉角信息，再推導出變形信息，計算麻煩且誤差大;光纖光柵直接粘貼在測斜管表面，埋入至邊坡等工程內部使用后，無法取出再次應用到其他工程，不可重復性使用，成本高。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在于減少利用光纖光柵測量分布式變形的檢測誤差，提高檢測精度。
[0005]為此，根據第一方面，本發明實施例公開一種光纖光柵傾角傳感器結構，包括:
[0006]外殼，外殼為底端開放的空心圓筒;一對等強度梁，分別設置在外殼內相對側，一對等強度梁的內表面或者外表面上的相對側設置有光纖光柵放置位;重物，設置在外殼的底部，重物的兩端分別與一對等強度梁固定。
[0007]進一步，還包括:多個導向凸起，多個導向凸起設置在外殼的外表面;多個導向凸起分別與多個目標凹槽相匹配。
[0008]進一步，還包括:頂板，與外殼的頂端連接，一對等強度梁的頂端分別與頂板連接；頂板上開設有貫穿其上下表面的頂板通孔，頂板通孔與空心圓筒的出纖通孔連通。
[0009]進一步，外殼的上表面上設置有環鉤。
[0010]進一步，還包括:底蓋，與外殼的底端連接，以對空心圓筒進行密封;底蓋上開設有貫穿其上下表面的底蓋通孔，底蓋通孔與空心圓筒連通。
[0011]進一步，底蓋的下表面上設置有環鉤。
[0012]根據第二方面，本發明實施例公開一種光纖光柵傾角傳感器，包括:
[0013]上述的光纖光柵傾角傳感器結構；一對光纖光柵，分別設置在一對等強度梁的光纖光柵放置位。
[0014]根據第三方面，本發明實施例公開一種分布式變形測量裝置，包括:
[0015]級聯的η個上述的光纖光柵傾角傳感器，η為大于或等于2的整數;本級傳感器的外殼的底端通過繩索連接至下級傳感器的外殼的頂端;各光纖光柵的尾纖串接于同一光纖；商業測斜管，為中空結構，內部有凹槽，用于可拆卸放置所述級聯的η個所述的光纖光柵傾角傳感器。
[0016]進一步’采用如下公式得到相對水平位移土+:!:^+:! = !^]^+:!。
[0017]本發明技術方案，具有如下優點:
[0018]本發明實施例提供的技術方案，由于在外殼內相對側上設置一對等強度梁，等強度梁的內表面或者外表面上的相對側設置有光纖光柵放置位，并且，一對等強度梁分別與重物的兩端固定，從而在發生傾斜時，在該重物的作用下，使得該一對等強度梁發生形變，通過放置在光纖光柵放置位上的光纖光柵可以采集到該傾斜值，由于光纖光柵放置位在相對側，從而使得在變形時，光纖光柵放置位中一個受正應變作用，另一個受負應變作用，可以采用光纖光柵的波長漂移量的差值信息作為輸出信號，因此，能夠減少檢測過程中的溫度誤差，繼而，提高了光纖光柵傾角傳感器的檢測精度。
[0019]作為優選的技術方案，在外殼的外表面設置多個導向凸起，該多個導向凸起分別與多個目標凹槽相匹配，從而，使得光纖光柵傾角傳感器能夠更好地貼合在目標商業斜管中，并且能夠按照多個目標凹槽形成的目標軌跡進行移動。
[0020]作為優選的技術方案，在頂板上開設有貫穿其上下表面的出纖通孔，出纖通孔與空心圓筒連通，在底蓋上開設有貫穿其上下表面的底蓋通孔，底蓋通孔與空心圓筒連通，從而使得設置在空心圓筒內的光纖光柵能夠通過該出纖通孔或者底蓋通孔與上級光纖光柵或者下級光纖光柵進行串接，實現多個光纖光柵的復用。
[0021]對于分布式變形測量裝置，由于級聯了η個光纖光柵傾角傳感器，從而，使得該分布式變形測量裝置能夠置放在較長的商業測斜管中，對商業測斜管內各個目標區域的變形傾斜進行檢測。
[0022]此外，當完成某次測量工程結束后，即使商業測斜管因固定或者埋入測量對象后無法取出，級聯的η個光纖光柵傾角傳感器則可從商業測斜管中取出，再次使用時，只需要設置另外的商業測斜管，再將級聯的η個光纖光柵傾角傳感器放入測斜管中，從而，使得級聯的傳感器能夠重復使用，節約了測量成本。
[0023]作為優選的技術方案，頂板的上表面上設置有環鉤，底蓋的下表面上設置有環鉤，從而使得上下級的光纖光柵傾角傳感器能夠分別通過這些環鉤進行機械串接。
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為本發明實施例中一種光纖光柵傾角傳感器結構示意圖；
[0026]圖2為本發明實施例中一種光纖光柵傾角傳感器平面示意簡圖；
[0027]圖3a和圖3b為本發明實施例中一種分布式變形測量裝置結構示意，其中，圖3a為分布式變形測量裝置測量時的一種狀態示意圖，圖3b為分布式變形測量裝置測量時的另一種狀態不意圖；
[0028]圖4為本發明實施例中一種分布式變形測量方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0031]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0032]此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0033]請參考圖1，為本實施例公開的一種光纖光柵傾角傳感器結構，包括:外殼1、一對等強度梁10和重物13，其中:
[0034]外殼I為底端開放的空心圓筒。需要說明的是，在具體實施例中，所稱空心圓筒可以有一定的圓度誤差，也可以是類似圓柱的空心柱體結構。
[0035]一對等強度梁10分別設置在外殼I內相對側，該一對等強度梁10的內表面或者外表面上的相對側設置有光纖光柵放置位。在具體實施例中，在優選的實施例中，該一對等強度梁10為等腰三角形彈性薄板，呈倒等腰三角狀設置在空心圓筒，以使等強度梁10受到的應變均勾分布。
[0036]重物13設置在外殼I的底部，重物13的兩端分別與一對等強度梁10固定。在具體實施例中，重物13可以是圓柱體等規則形狀的物體，以使得重物13的重力分布均衡。為便于重物13的兩端分別與一對等強度梁10固定，優選地，重物13為立方體，重物13與等強度梁10接觸的兩側面上開有與等強度頂端通孔相對應的重物螺紋孔，以實現重物13的兩端分別與一對等強度梁10固定。
[0037]在優選的實施例中，請參考圖1，該光纖光柵傾角傳感器結構還包括:多個導向凸起2，多個導向凸起2設置在外殼I的外表面，多個導向凸起2分別與多個目標凹槽相匹配。在具體實施例中，導向凸起2的長度與外殼I的長度相同，在設置導向凸起2時，可以按間隔180°來設置，各導向凸起2可以呈半圓柱形。本實施例中，所稱目標凹槽為商業測斜管內的凹槽。
[0038]在優選的實施例中，請參考圖1，該光纖光柵傾角傳感器結構還包括:頂板6，與外殼I的頂端連接，一對等強度梁10的頂端分別與頂板6連接，頂板6上開設有貫穿其上下表面的頂板通孔7，頂板通孔7與空心圓筒的出纖通孔4連通。在具體實施例中，頂板6可以為矩形立方體，頂板通孔7優選開設在頂板6的幾何中心位置。在可選的實施例中，在頂板6上開設與空心圓筒上層的螺釘通孔對應的頂板螺紋孔，使用例如2個螺釘穿過螺釘通孔并擰在頂板螺紋孔中，實現頂板與外殼的固定。
[0039]在優選的實施例中，請參考圖1，在外殼I的上表面上設置有環鉤3，在可選的實施例中，環鉤3優選設置在外殼I的幾何中心位置。為了更好地實現頂板6與空心圓筒的固定，在優選的實施例中，可以在外殼I上環鉤3的兩側開有螺釘通孔5，而后，在頂板6上開設頂板螺紋孔8，頂板螺紋孔8的位置分別與螺釘通孔5相對應，以實現頂板6與空心圓筒的頂部固定;在頂板6兩個側面上分別開有至少一對側面螺紋孔9，以實現頂板6與一對等強度梁10的固定。在優選的實施例中，環鉤3、兩個螺釘通孔5和導向凸起2的圓心在同一直線上。
[0040]在優選的實施例中，請參考圖1，該光纖光柵傾角傳感器結構還包括:底蓋16，底蓋16與外殼I的底端連接，以對空心圓筒進行密封;底蓋16上開設有貫穿其上下表面的底蓋通孔17，底蓋通孔17與空心圓筒連通，作為可選的實施例，底蓋通孔17優選開設在底蓋16的幾何中心。作為可選的實施例，底蓋16優選為“凸”字形，底蓋16上部設置有外螺紋，可與外殼I下方的內螺紋配合，底蓋16下部的外圓直徑和外殼I外徑相同，底蓋16和外殼I通過螺紋裝配后可將外殼I封閉。在底蓋16下表面幾何中心處也設置有環鉤，在底蓋16下表面的環鉤的位置設置有底蓋通孔17。
[0041 ]在具體實施時，為實現各部件的配合連接，可以在各部件上開設或者設置相應的連接件。作為例子，兩個等強度梁10的頂端設置有與頂板6的側面螺紋孔9匹配的頂端通孔U，等強度梁10的底端設置有底端通孔12。重物13上下表面的中心設置有重物通孔14，兩個側面設置分別有與底端通孔12配合的重物螺紋孔15，通過重物螺紋孔15和底端通孔12實現重物與等強度梁10的固定。
[0042]請參考圖2，本實施例還公開了一種光纖光柵傾角傳感器，包括:上述實施例公開的光纖光柵傾角傳感器結構以及一對光纖光柵(FBG1和FBG2)，該一對光纖光柵(FBGUPFBG2)分別設置在一對等強度梁10的光纖光柵放置位。在具體實施例中，將兩個光纖光柵(FBGl和FBG2)串接在一根光纖上，具體地，例如，將光纖光柵FBGl粘貼在左側的等強度梁1的內表面，將光纖光柵FBG2粘貼在右側的等強度梁10的內表面，或者將光纖光柵FBGl粘貼在左側的等強度梁10的外表面，將光纖光柵FBG2粘貼在右側的等強度梁10的外表面。然后將粘貼有光纖光柵的兩個等強度梁10通過螺釘固定在頂板6的兩個側面，再使用螺釘將頂板6固定在外殼I內部。光纖光柵FBGl和光纖光柵FBG2的兩段尾纖18，上端的尾纖18依次穿過頂板通孔7和出纖通孔4后引出至外殼I的外部，下端的尾纖18依次穿過重物通孔14和底蓋通孔17后引出至底蓋16的外部，最后將底蓋16上部的外螺紋擰入外殼I下方的內螺紋，實現外殼I的封閉。
[0043]本實施例公開的光纖光柵傾角傳感器的工作原理為:當光纖光柵傾角傳感器沿外殼I的軸向豎直放置時，設置為無傾斜狀態；當光纖光柵傾角傳感器產生傾斜值(傾角)θ時，兩個等強度梁10在重物13的重力作用下發生彎曲變形，如果粘貼在左側等強度梁10表面的光纖光柵FBGl受到正應變作用后，波長漂移量為AA1，粘貼在右側等強度梁10表面的光纖光柵FBG2則受到大小相同的負應變，波長漂移量為Δλ2，反之，如果光纖光柵FBGl受到負應變，則光纖光柵FBG2將受到正應變。將FBGl和FBG2的波長漂移量的差值信息Δ λ12= Δ A1- Δλ2，用于檢測傾斜值Θ JBGl與FBG2的波長漂移大小相等但方向相反，將波長漂移量的差值信息AA12=AA1-為傳感器的輸出信號，不但提高了測量靈敏度，而且，由環境溫度變化帶來的波長同向、等值漂移經差值后消除。在實驗室里，將光纖光柵傾角傳感器固定在傾角標定臺上后，將兩個光纖光柵的接入信號解調儀器中，監視FBGl和FBG2的波長漂移量的差值信號A A12=AA1-Δλ2。傾角標定臺設置多個不同的傾斜狀態，獲得不同的傾斜值Θ和Δ λ12的對應關系后，將傾斜值設置為X軸，Δ λ12設置為Y軸，通過曲線擬合，即可得出Θ與Αλ12的函數關系。
[0044]本實施例還公開了一種分布式變形測量裝置，包括:級聯的η個上述的光纖光柵傾角傳感器，其中，η為大于或等于2的整數;本級傳感器的外殼I的底端通過繩索連接至下級傳感器的外殼I的頂端;各光纖光柵的尾纖串接于同一光纖;商業測斜管20，具有中空結構，內部有用于對η個光纖光柵傾角傳感器進行導向的凹槽，商業測斜管20用于承載上述級聯的η個光纖光柵傾角傳感器。在可選的實施例中，商業測斜管20內部的凹槽與傳感器的導向凸起2匹配，以配合實現對η個光纖光柵傾角傳感器進行導向。作為示例，請參考圖3a和圖3b，n個光纖光柵傾角傳感器相互連接，利用若干段優選等長度為L的鋼絲繩19的一端綁扎在某一傳感器外殼I上的環鉤3上，鋼絲繩19的另一端綁扎在另一傳感器底蓋16上的環鉤3上，實現傳感器之間的連接，當然，在其它實施例中，也可以是不等長的鋼絲繩19。各個傳感器引出的尾纖18通過光纖焊接機的焊接后實現串接，并保證位于兩個傳感器之間的串接后的尾纖18的長度大于鋼絲繩的長度。每個光纖光柵傾角傳感器里面的光纖光柵(例如FBG1、FBG2)的中心波長值均不同，串接后的尾纖信號接入信號解調儀器后，可查看各傳感器的波長信號。
[0045]本實施例還公開了一種采用上述分布式變形測量裝置實現的分布式變形測量方法，請參考圖3a和3b，工程應用時，先將商業測斜管20豎直埋入邊坡、豎直綁定在高層建筑等監測對象中，然后互相連接的η個光纖光柵傾角傳感器逐個的沿商業測斜管20內的凹槽(目標凹槽)放入，位于最上端的一個光纖光柵傾角傳感器懸掛固定后，則所有的光纖光柵傾角傳感器都由鋼絲繩懸掛在商業測斜管20內部，最后把光纖光柵的尾纖18接入信號解調儀器。當商業測斜管20隨著監測對象變形時，各個光纖光柵傾角傳感器的波長漂移量差值信號Δ λ12= Δ A1- Δ &發生變化，根據標定得到的Θ與Δ λ12的函數關系，換算出各個光纖光柵傾角傳感器所處位置的傾斜值Θ，最后結合本申請提供的分布式變形測量裝置的測量方法，得到每個傳感器所在位置的水平變形位移，實現不同深度處水平變形的分布式測量。請參考圖4，為本實施例分布式變形測量方法流程圖，該測量方法包括如下步驟:
[0046]步驟S100，光纖光柵傾角傳感器傾角采集。采集每個光纖光柵傾角傳感器的信號得到各光纖光柵傾角傳感器反饋的傾角Θ，具體地，采集第i+Ι個光纖光柵傾角傳感器的信號得到第i+Ι個光纖光柵傾角傳感器反饋的傾角θ1+1，其中，i為整數，且l<i<n。需要說明的是，在具體實施例中，也需要采集第I個光纖光柵傾角傳感器的信號得到第I個光纖光柵傾角傳感器反饋的傾角9:。本實施例中，可以自商業測斜管20的底部向頂端對各光纖光柵傾角傳感器進行編號，當然，也可以反之編號。
[0047]步驟S200，相對長度獲取。獲取第i+ Ι個光纖光柵傾角傳感器相對于第i個光纖光柵傾角傳感器的相對長度L。在優選的實施例中，可以各傳感器之間的相對長度可以相等，例如長度為L，第I個光纖光柵傾角傳感器相對于商業斜管20的底部的長度也可以為L。
[0048]步驟S300，相對水平位移計算。根據第i+Ι個光纖光柵傾角傳感器反饋的傾角θ1+1和相對長度L得到第i+Ι個光纖光柵傾角傳感器相對于第i個光纖光柵傾角傳感器的相對水平位移di+i，在具體實施例中，可以忽略光纖光柵傾角傳感器自身的高度，并將每兩個傳感器之間L長的商業測斜管看作剛性體，由此，可以采用如下公式計算相對水平位移d1+1:d1+1= Lsin0i+1。在其它實施例中，對于第I個光纖光柵傾角傳感器的相對水平位移cU，也可以采用上述公式計算得出，具體地，(Ii = LsinQ1。由此，可以依次依據0^02......θη計算得到d1、
d2......dno
[0049]步驟S400，水平變形位移累加。累加第I個至第i+ Ι個光纖光柵傾角傳感器相對于前一個光纖光柵傾角傳感器的相對水平位移，得到第i + Ι個光纖光柵傾角傳感器所在位置相對于分布式變形測量裝置末端(即商業測斜管20的底部)的水平變形位移D1+1，由此可以分別得……Dn。需要說明的是，本實施例中，第I個光纖光柵傾角傳感器所在位置相對于分布式變形測量裝置末端(即商業斜管20的底部)的水平變形位移DdP為該傳感器的相對水平位移di。
[0050]本實施例公開的分布式變形測量裝置、方法與光纖光柵傳感器及其結構，由于在外殼內相對側上設置一對等強度梁，等強度梁的內表面或者外表面上的相對側設置有光纖光柵放置位，并且，一對等強度梁分別與重物的兩端固定，從而在發生傾斜時，在該重物的作用下，使得該一對等強度梁發生形變，通過放置在光纖光柵放置位上的光纖光柵可以采集到該傾斜值，由于光纖光柵放置位在相對側，從而使得在變形時，光纖光柵放置位中一個受正應變作用，另一個受負應變作用，因此，能夠減少檢測過程中的溫度誤差，繼而，提高了光纖光柵傾角傳感器的檢測精度。
[0051 ]在優選的實施例中，在外殼的外表面設置多個導向凸起，該多個導向凸起分別與多個目標凹槽相匹配，從而，使得光纖光柵傾角傳感器能夠更好地貼合在目標商業斜管中，并且能夠按照多個目標凹槽形成的目標軌跡進行移動。
[0052]在優選的實施例中，在頂板上開設有貫穿其上下表面的出纖通孔，出纖通孔與空心圓筒連通，在底蓋上開設有貫穿其上下表面的底蓋通孔，底蓋通孔與空心圓筒連通，從而使得設置在空心圓筒內的光纖光柵能夠通過該出纖通孔或者底蓋通孔與上級光纖光柵或者下級光纖光柵進行串接，實現光纖光柵的復用。
[0053]對于分布式變形測量裝置，由于級聯了η個光纖光柵傾角傳感器，從而，使得該分布式變形測量裝置能夠置放在較長的商業斜管中，對商業斜管內各個目標區域的變形傾斜進行檢測。
[0054]此外，當某一次測量工程結束后，即使商業測斜管因固定或者埋入測量對象后無法取出，級聯的η個光纖光柵傾角傳感器則可從商業測斜管中取出，再次使用時，只需要設置另外的商業測斜管，再將級聯的η個光纖光柵傾角傳感器放入測斜管中，從而，使得級聯的傳感器能夠重復使用，節約了測量成本。
[0055]在優選的實施例中，頂板的上表面上設置有環鉤，底蓋的下表面上設置有環鉤，從而使得上下級的光纖光柵傾角傳感器能夠分別通過這些環鉤進行機械串接。
[0056]本實施例提供的光纖光柵原理分布式變形測量裝置，采用光信號傳輸，傳輸距離遠，不受自然界電磁干擾影響，穩定性好，抗干擾能力強，可遠程實時在線監測，克服了傳統的電信號測量儀器極易受到電磁干擾的影響。
[0057]本實施例提供的光纖光柵傾角傳感器組成的測量裝置，根據光纖光柵傾角傳感器測量得到的傾斜值Θ來計算變形值，光纖光柵傾角傳感器可在實驗室開展標定測試，對傾斜值Θ實現準確測量，與現有的根據光纖光柵感知到的商業測斜管表面的彎曲應變來推導出傾斜值Θ、再推導出變形值的技術相比較，消除了推導傾斜值Θ過程中的誤差，使變形值測量結果更加準確。
[0058]本實施例提供的光纖光柵傾角傳感器組成的測量裝置，在某一工程監測結束后，由鋼絲繩連接起來的光纖光柵傾角傳感器可以從商業測斜管中提升后取出，只需在其他要監測的工程中埋入新的商業測斜管，將鋼絲繩連接的光纖光柵傾角傳感器再次放入新商業測斜管中，可繼續開展監測，實現了可重復利用，降低了成本。
[0059]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，包括: 外殼(I)，所述外殼(I)為底端開放的空心圓筒； 一對等強度梁(10)，分別設置在所述外殼(I)內相對側，所述一對等強度梁(10)的內表面或者外表面上的相對側設置有光纖光柵放置位； 重物(13)，設置在所述外殼(I)的底部，所述重物(13)的兩端分別與所述一對等強度梁(10)固定。2.如權利要求1所述的光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，還包括:多個導向凸起(2)，所述多個導向凸起(2)設置在所述外殼(I)的外表面;所述多個導向凸起(2)分別與多個目標凹槽相匹配。3.如權利要求1或2所述的光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，還包括: 頂板(6)，與所述外殼(I)的頂端連接，所述一對等強度梁(10)的頂端分別與所述頂板(6)連接; 所述頂板(6)上開設有貫穿其上下表面的頂板通孔(7)，所述頂板通孔(7)與所述空心圓筒的出纖通孔(4)連通。4.如權利要求3所述的光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，所述外殼(I)的上表面上設置有環鉤。5.如權利要求3所述的光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，還包括: 底蓋(16)，與所述外殼(I)的底端連接，以對所述空心圓筒進行密封； 所述底蓋(16)上開設有貫穿其上下表面的底蓋通孔(17)，所述底蓋通孔(17)與所述空心圓筒連通。6.如權利要求5所述的光纖光柵傾角傳感器結構，其特征在于，所述底蓋(16)的下表面上設置有環鉤。7.一種光纖光柵傾角傳感器，其特征在于，包括: 如權利要求1-6任意一項所述的光纖光柵傾角傳感器結構； 一對光纖光柵，分別設置在所述一對等強度梁(10)的光纖光柵放置位。8.一種分布式變形測量裝置，其特征在于，包括: 級聯的η個如權利要求7所述的光纖光柵傾角傳感器，所述η為大于或等于2的整數;本級傳感器的外殼(I)的底端通過繩索連接至下級傳感器的外殼(I)的頂端； 各光纖光柵的尾纖串接于同一光纖； 商業測斜管(20)，為中空結構，內部有用于對η個所述光纖光柵傾角傳感器進行導向的凹槽，用于承載所述級聯的η個所述的光纖光柵傾角傳感器。
【文檔編號】G01B11/16GK205691078SQ201620639760
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月23日 公開號201620639760.1, CN 201620639760, CN 205691078 U, CN 205691078U, CN-U-205691078, CN201620639760, CN201620639760.1, CN205691078 U, CN205691078U
【發明人】郭永興, 孔建益, 付建軍, 王興東, 秦麗, 李公法, 李鵬
【申請人】武漢科技大學