一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，屬于錨桿 應力測量技術領域。
【背景技術】
[0002] 作為土木工程中重要的支護形式之一，錨桿加固通常應用于公路、鐵路、水利、礦 井等工程中的高陡邊坡和巷道承受巖土體壓力的加固結構。隨著時間推移錨桿安裝完成后 巖土等被錨桿結構自身的風化作用和錨桿自身的受力，蠕動變形和應力松弛都會改變錨桿 的受力狀態，特別是被錨固結構壓縮變形，會使錨桿張拉完成鎖定后的預應力損失。為了避 免重大事故，因此需要設計一種應力測量傳感器對錨桿的受力情況進行長期安全監測。
【發明內容】
[0003] 本實用新型提供了一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，是采用 光纖Bragg光柵作為敏感元件和新型結構的專門針對邊坡建筑物錨桿的測力計，以提高抗 電磁干擾的能力及長期有效性，提高測力的靈敏度和分辨率，實現對錨桿的長期實時監測。
[0004] 本實用新型的技術方案是：一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感 器，包括實心錨桿1、螺紋鋼管2、鋼制連接套3、光纖Bragg光柵4、光纖溫度補償傳感器5、 光纖6、光纖引出端7、膨脹鉆頭8、鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 ;其中螺紋鋼管2套 在實心錨桿1上，鋼制連接套3套連接在兩段螺紋鋼管2上并分別與之配合，沿實心錨桿1 縱向布設有兩支光纖6,光纖Bragg光柵4以及光纖溫度補償傳感器5成對串接在光纖6 上，膨脹鉆頭8位于螺紋鋼管2末端用于加強固定，鋼墊片9墊在螺紋鋼管2之上，橡膠墊 圈10墊在剛墊片9之上，固定螺母11墊在橡膠墊圈10之上，鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定 螺母11中間套裝實心錨桿1，光纖引出端7從橡膠墊圈10中引出。
[0005] 所述實心錨桿1為鋼制或者灌漿實心錨桿。
[0006] 所述螺紋鋼管2設置為兩段或兩段以上，在每兩段螺紋鋼管2銜接處套連接有鋼 制連接套3。
[0007] 所述橡膠墊圈10與實心錨桿1的表面對稱開有兩個圓柱體凹槽，用于引出光纖6 時包裹、保護光纖6的引出端。
[0008] 本實用新型的工作原理是：
[0009] 錨桿發生懦動變形和應力松弛時，光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器的 受力狀態發生改變。當錨桿的縱向表面布設的光纖Bragg光柵應力發生變化時，將導致光 柵柵距周期及纖芯折射率的變化，從而使光纖光柵中心波長發生移動，通過檢測波長移動 的情況，即可獲得應力的變化情況。公式如下：
[0011] 其中，是光纖芯區的有效折射率，:?:為光柵的柵距，〗為波長。
[0012] 由彈性力學可知光纖光柵中心波長隨溫度和軸向應變的變化可表示為：
[0014] 令士 = (1-/0￡，-為應變與波長變化關系的系數，F為軸向應變分量，·表示彈 光系數，由此可得：
[0016] 上式即為假定溫度恒定時應變與波長變化的數學關系。
[0017] 溫度變化也會引起光纖光柵折射率的變化，由于本實用新型中設有光纖溫度自動 補償，故不考慮溫度變化的影響。
[0018] 本實用新型的有益效果是：
[0019] 1、本實用新型提供的這種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，采用 鋼制連接套連接螺紋鋼管，螺紋鋼管包裹布設有光纖Bragg光柵的鋼制或者灌漿實心錨桿 的架構，不僅加強了對傳感元件和傳感線路的保護，更能夠根據實際錨桿長度和實際工程 需要組裝不同的長度。
[0020] 2、為了消除溫度對光纖Bragg光柵應變的影響，本實用新型加入溫度自動補償， 并可根據實際情況加減溫度自動補償，以保障對錨桿的長期監測。
[0021] 3、抗干擾能力強：采用光纖Bragg光柵手段進行測量，具有不受外界電磁的干擾 的優點。
[0022] 4、結構簡單，使用方便。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0024] 圖2是本實用新型的"鋼墊片-橡膠墊圈-固定螺母"套接結構的俯視圖；
[0025] 圖3是本實用新型的"橡膠墊圈光纖引出"結構的側視圖；
[0026] 圖4是本實用新型的"橡膠墊圈光纖引出"結構的俯視圖；
[0027] 圖5是本實用新型的"橡膠墊圈光纖引出"結構的仰視圖；
[0028] 圖中各標號：1為實心錨桿、2為螺紋鋼管、3為鋼制連接套、4為光纖Bragg光柵、 5為光纖溫度補償傳感器、6為光纖、7為光纖引出端、8為膨脹鉆頭、9為鋼墊片、10為橡膠 墊圈、11為固定螺母。
【具體實施方式】
[0029] 實施例1 :如圖1-5所不，一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器， 包括實心錨桿1、螺紋鋼管2、鋼制連接套3、光纖Bragg光柵4、光纖溫度補償傳感器5、光 纖6、光纖引出端7、膨脹鉆頭8、鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 ;其中螺紋鋼管2套在 實心錨桿1上，鋼制連接套3套連接在兩段螺紋鋼管2上并分別與之配合，沿實心錨桿1縱 向布設有兩支光纖6,光纖Bragg光柵4以及光纖溫度補償傳感器5成對串接在光纖6上， 膨脹鉆頭8位于螺紋鋼管2末端用于加強固定，鋼墊片9墊在螺紋鋼管2之上，橡膠墊圈10 墊在剛墊片9之上，固定螺母11墊在橡膠墊圈10之上，鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 中間套裝實心錨桿1，光纖引出端7從橡膠墊圈10中引出。
[0030] 所述實心錨桿1為鋼制實心錨桿。
[0031] 所述螺紋鋼管2設置為兩段，在每兩段螺紋鋼管2銜接處套連接有鋼制連接套3。
[0032] 所述橡膠墊圈10與實心錨桿1的表面對稱開有兩個圓柱體凹槽，用于引出光纖6 時包裹、保護光纖6的引出端。
[0033] 實施例2 :如圖1-5所不，一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器， 包括實心錨桿1、螺紋鋼管2、鋼制連接套3、光纖Bragg光柵4、光纖溫度補償傳感器5、光 纖6、光纖引出端7、膨脹鉆頭8、鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 ;其中螺紋鋼管2套在 實心錨桿1上，鋼制連接套3套連接在兩段螺紋鋼管2上并分別與之配合，沿實心錨桿1縱 向布設有兩支光纖6,光纖Bragg光柵4以及光纖溫度補償傳感器5成對串接在光纖6上， 膨脹鉆頭8位于螺紋鋼管2末端用于加強固定，鋼墊片9墊在螺紋鋼管2之上，橡膠墊圈10 墊在剛墊片9之上，固定螺母11墊在橡膠墊圈10之上，鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 中間套裝實心錨桿1，光纖引出端7從橡膠墊圈10中引出。
[0034] 所述實心錨桿1為灌漿實心錨桿。
[0035] 所述螺紋鋼管2設置為10段，在每兩段螺紋鋼管2銜接處套連接有鋼制連接套3。
[0036] 所述橡膠墊圈10與實心錨桿1的表面對稱開有兩個圓柱體凹槽，用于引出光纖6 時包裹、保護光纖6的引出端。
[0037] 實施例3 :如圖1-5所不，一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器， 包括實心錨桿1、螺紋鋼管2、鋼制連接套3、光纖Bragg光柵4、光纖溫度補償傳感器5、光 纖6、光纖引出端7、膨脹鉆頭8、鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 ;其中螺紋鋼管2套在 實心錨桿1上，鋼制連接套3套連接在兩段螺紋鋼管2上并分別與之配合，沿實心錨桿1縱 向布設有兩支光纖6,光纖Bragg光柵4以及光纖溫度補償傳感器5成對串接在光纖6上， 膨脹鉆頭8位于螺紋鋼管2末端用于加強固定，鋼墊片9墊在螺紋鋼管2之上，橡膠墊圈10 墊在剛墊片9之上，固定螺母11墊在橡膠墊圈10之上，鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 中間套裝實心錨桿1，光纖引出端7從橡膠墊圈10中引出。
[0038] 所述螺紋鋼管2設置為5段，在每兩段螺紋鋼管2銜接處套連接有鋼制連接套3。
[0039] 所述橡膠墊圈10與實心錨桿1的表面對稱開有兩個圓柱體凹槽，用于引出光纖6 時包裹、保護光纖6的引出端。
[0040] 實施例4 :如圖1-5所不，一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器， 包括實心錨桿1、螺紋鋼管2、鋼制連接套3、光纖Bragg光柵4、光纖溫度補償傳感器5、光 纖6、光纖引出端7、膨脹鉆頭8、鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 ;其中螺紋鋼管2套在 實心錨桿1上，鋼制連接套3套連接在兩段螺紋鋼管2上并分別與之配合，沿實心錨桿1縱 向布設有兩支光纖6,光纖Bragg光柵4以及光纖溫度補償傳感器5成對串接在光纖6上， 膨脹鉆頭8位于螺紋鋼管2末端用于加強固定，鋼墊片9墊在螺紋鋼管2之上，橡膠墊圈10 墊在剛墊片9之上，固定螺母11墊在橡膠墊圈10之上，鋼墊片9、橡膠墊圈10、固定螺母11 中間套裝實心錨桿1，光纖引出端7從橡膠墊圈10中引出。
[0041] 上面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本實用新型并不 限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用 新型宗旨的前提下作出各種變化。
【主權項】
1. 一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，其特征在于：包括實心錨桿 (1)、螺紋鋼管（2)、鋼制連接套（3)、光纖Bragg光柵（4)、光纖溫度補償傳感器（5)、光纖 (6) 、光纖引出端（7)、膨脹鉆頭（8)、鋼墊片（9)、橡膠墊圈（10)、固定螺母（11);其中螺紋鋼 管（2)套在實心錨桿（1)上，鋼制連接套（3)套連接在兩段螺紋鋼管（2)上并分別與之配 合，沿實心錨桿（1)縱向布設有兩支光纖（6)，光纖Bragg光柵（4)以及光纖溫度補償傳感 器（5)成對串接在光纖（6)上，膨脹鉆頭（8)位于螺紋鋼管（2)末端用于加強固定，鋼墊片 (9 )墊在螺紋鋼管（2 )之上，橡膠墊圈（10 )墊在剛墊片（9 )之上，固定螺母（11)墊在橡膠墊 圈（10)之上，鋼墊片（9)、橡膠墊圈（10)、固定螺母（11)中間套裝實心錨桿（1)，光纖引出端 (7) 從橡膠墊圈（10)中引出。2. 根據權利要求1所述的基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，其特征在 于：所述實心錨桿（1)為鋼制或者灌漿實心錨桿。3. 根據權利要求1或2所述的基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，其特 征在于：所述螺紋鋼管（2 )設置為兩段或兩段以上，在每兩段螺紋鋼管（2 )銜接處套連接有 鋼制連接套（3)。4. 根據權利要求1或2所述的基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，其特 征在于：所述橡膠墊圈（10)與實心錨桿（1)的表面對稱開有兩個圓柱體凹槽，用于引出光 纖（6)時包裹、保護光纖（6)的引出端。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于光纖Bragg光柵的邊坡錨桿應力測量傳感器，屬于錨桿應力測量技術領域。本實用新型螺紋鋼管套在實心錨桿上，鋼制連接套連接在兩段螺紋鋼管上并分別與之配合，沿實心錨桿縱向布設有兩支光纖，光纖Bragg光柵以及光纖溫度補償傳感器成對串接在光纖上，膨脹鉆頭位于螺紋鋼管末端用于加強固定，鋼墊片墊在螺紋鋼管之上，橡膠墊圈墊在剛墊片之上，固定螺母墊在橡膠墊圈之上，鋼墊片、橡膠墊圈、固定螺母中間套裝實心錨桿，光纖引出端從橡膠墊圈中引出。本實用新型不僅加強了對傳感元件和傳感線路的保護，更能夠根據實際錨桿長度和實際工程需要組裝不同的長度；抗干擾能力強；結構簡單，使用方便。
【IPC分類】G01L1/24
【公開號】CN204964080
【申請號】CN201520331138
【發明人】萬舟, 陳玖霖, 李懿洋, 劉豪華, 潘奇
【申請人】昆明理工大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年5月21日