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专利名称：一种光纤光栅测力锚杆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤测力传感器，尤其涉及一种光纤光栅测力锚杆装置。
背景技术：
在工程施工和巷道支护中，锚杆装置的长期监测一直是国内外岩土工程、矿道支护建设界关注的焦点。传统的测力锚杆装置是在锚杆装置两侧开槽，粘贴电阻应变片，并通过观察应变片的阻值变化，对锚杆装置受力状况进行分析，锚杆装置需带电工作，由于电传感器自身存在的抗雷击性能差，抗电磁干扰性能低，不能远距离传输等因素，使得其存在可靠性差，测量精度不高，传输距离短的缺陷。发明内容
本发明要解决的技术问题在于增加测力锚杆装置的可靠性、测量精度和传输距离。
要解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
—种光纤光栅测力锚杆装置，包括光纤、杆梁、空心锚杆，所述光纤设置有至少一个光栅，所述光栅粘贴在杆梁上，所述杆梁穿设于空心锚杆，所述杆梁的一端设置有限位块，所述限位块卡在空心锚杆的一侧，所述空心锚杆的另一侧设置有紧固螺母和端螺母，所述紧固螺母和端螺母均与杆梁通过螺纹连接，所述空心锚杆通过焊接连接光纤座，所述光纤座通过螺纹连接光纤座盖，所述光纤座盖设置有光纤连接法兰，所述光纤座盖通过螺纹连接保护盖，所述保护盖上设置有光纤出口。
所述锚杆装置内部的光纤与外接光纤通过光纤连接法兰对接。
所述光纤上设置有4个光栅。
所述的锚杆装置还包括用于限制锚杆装置不向岩层内部移动的锚杆垫片和锚杆螺母，所述锚杆垫片套在空心锚杆上，所述锚杆螺母与空心锚杆通过螺纹连接。
所述限位块的外径大于空心锚杆的内径。
本发明的一种光纤光栅测力锚杆装置，改变了传统的电传感器测力方法，将光纤光栅本身具有的抗雷击性能好、抗电磁干扰强、可实现远距离测量的优点，应用于工程测力锚杆装置中，增加了测力锚杆装置的可靠性、测量精度和数据传输距离。


图1所示为本发明一种光纤光栅测力锚杆装置的整体剖面图。
图中标注如下:保护盖1，光纤座盖2，法兰固定板3，光纤座4，杆梁5，限位块51，锚杆装置螺母6，锚杆装置垫片7，空心锚杆8，紧固螺母9，端螺母10，应变光栅11，光纤12，光纤连接法兰13，光纤出口 14。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。
本实施例中，如图1所示，锚杆装置的主体部分包括光纤12、杆梁5、空心锚杆8，光纤12上设置有4个光栅11，每两个光栅11的间距为500mm，每个光栅11粘贴在杆梁5上，杆梁5的一端为螺纹，另一端是限位块51，限位块51的外径大于空心锚杆8的内径，将粘贴有光栅11的杆梁5穿过空心锚杆8，使限位块51卡在空心锚杆8的一端，在空心锚杆8的另一端设置一个紧固螺母9和一个端螺母10，紧固螺母9和端螺母10均与杆梁5通过螺纹连接，在紧固螺母9、端螺母10和限位块51的共同作用下，将杆梁5和空心锚杆8锁紧为一体，光纤12沿杆梁5的螺纹端向限位块51方向伸展，并且从限位块51与空心锚杆8的连接处延伸出来，当锚杆装置受岩层的作用力时，杆梁5会产生形变，光栅11采集形变数据并通过光纤12传输。在其它实施例中，光纤12上还可以根据被测岩层的特点设置其他数量的光栅11 ;根据测力位置设置光栅11的位置和相邻光栅11的间距。本发明是将光栅11、杆梁5和空心锚杆8紧固为一体，使光栅11能够准确的采集到岩层对锚杆装置的作用力。
空心锚杆8的整个外表面呈螺纹结构，在空心锚杆8与限位块51的连接处，空心锚杆8通过焊接连接光纤座4，光纤座4通过螺纹连接光纤座盖2，光纤座盖2上设置有法兰固定板3，法兰固定板3上安装光纤连接法兰13，锚杆装置内置的光纤12插在光纤连接法兰13中，光纤座盖2通过螺纹连接保护盖1，保护盖I上设置有光纤出口 14，外接光纤穿过光纤出口 14并通过光纤连接法兰13与光纤12对接，将光栅11采集到的形变数据传输到光纤光栅信号分析仪，本发明中，锚杆装置内置光纤和外接的光纤通过法兰连接，避免了因外接光纤被拉扯而导致内部光纤的位置变化。
受岩层挤压作用的影响，会产生锚杆装置向岩层内部移动的趋势力，导致光栅11的测试位置偏移，本实施例中，空心锚杆8通过螺纹连接锚杆螺母6，当空心锚杆8穿过锚杆垫片7插入岩层的预设测量位置时，旋拧锚杆螺母6，使锚杆垫片7贴紧岩层外壁，在锚杆螺母6、锚杆垫片7的共同作用下，克服了锚杆装置向岩层内部移动的趋势力，避免因光栅11的测试位置偏移所导致的数据偏差。
本发明的光纤光栅测力锚杆装置，采用光栅采集锚杆装置的形变数据，通过光纤将形变数据传输到远端的光纤光栅信号分析仪，通过分析得到光纤光栅测力锚杆装置的受力状况，由于光纤本身所具有的抗雷击性能好、抗电磁干扰强、可远距离测量的优点，增加了本光纤光栅测力锚杆装置的可靠性、测量精度和数据传输距离。
权利要求
1.一种光纤光栅测力锚杆装置，包括光纤、杆梁、空心锚杆，其特征在于:所述光纤设置有至少一个光栅，所述光栅粘贴在杆梁上，所述杆梁穿设于空心锚杆，所述杆梁的一端设置有限位块，所述限位块卡在空心锚杆的一侧，所述空心锚杆的另一侧设置有紧固螺母和端螺母，所述紧固螺母和端螺母均与杆梁通过螺纹连接，所述空心锚杆通过焊接连接光纤座，所述光纤座通过螺纹连接光纤座盖，所述光纤座盖设置有光纤连接法兰，所述光纤座盖通过螺纹连接保护盖，所述保护盖上设置有光纤出口。
2.如权利要求1所述的一种光纤光栅测力锚杆装置，其特征在于:所述锚杆装置的内置光纤与外接光纤通过光纤连接法兰对接。
3.如权利要求1所述的一种光纤光栅测力锚杆装置，其特征在于:所述光纤上设置有4个光栅。
4.如权利要求1所述的一种光纤光栅测力锚杆装置，其特征在于:还包括用于限制锚杆装置不向岩层内部移动的锚杆垫片和锚杆螺母，所述锚杆垫片套在空心锚杆上，所述锚杆螺母与空心锚杆通过螺纹连接。
5.如权利要求1所述的一种光纤光栅测力锚杆装置，其特征在于:所述限位块的外径大于空心锚杆的内径。
全文摘要
本发明涉及一种光纤光栅测力锚杆装置，包括光纤、杆梁、空心锚杆，光纤设置有至少一个光栅，光栅粘贴在杆梁上，杆梁穿设于空心锚杆，杆梁的一端设置有限位块，限位块卡在空心锚杆的一侧，空心锚杆的另一侧设置有紧固螺母和端螺母，紧固螺母和端螺母均与杆梁通过螺纹连接，空心锚杆通过焊接连接光纤座，光纤座通过螺纹连接光纤座盖，光纤座盖设置有光纤连接法兰，光纤座盖通过螺纹连接保护盖，保护盖上设置有光纤出口，本发明，用光纤光栅采集锚杆装置的形变数据，由于光纤本身所具有的抗雷击性能好、抗电磁干扰强、可远距离测量的优点，增加了光纤光栅测力锚杆装置的可靠性、测量精度和数据传输距离。
文档编号G01L1/24GK103207037SQ20121001593
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者孟申庆, 张恒, 张 杰, 郑炜, 何唯平 申请人:上海启鹏工程材料科技有限公司, 深圳海川新材料科技有限公司, 深圳市海川实业股份有限公司, 深圳海川工程科技有限公司