光纤光栅土压力传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种光纤光栅土压力传感器，属于传感技术领域，包括壳体、设置在壳体内的横向隔板、X型架、弹性梁以及贴设于弹性梁上的光纤光栅；横向隔板将壳体的内腔分隔为上腔体和下腔体；上腔体内充满流体；流体用于将壳体的顶板所受压力均匀传递至横向隔板；X型架设置在下腔体内；X型架包括交叉设置且通过销轴铰接的第一支撑梁和第二支撑梁；弹性梁的一端与第一支撑梁的下部连接，另一端与第二支撑梁的下部连接；光纤光栅用于监测弹性梁的伸长量。本发明专利技术提供的光纤光栅土压力传感器，能够实现对土压力大小的实时监测，可广泛应用于各种复杂的环境中。

Fiber Bragg grating earth pressure sensor

【技术实现步骤摘要】
光纤光栅土压力传感器
本专利技术属于传感
，更具体地说，是涉及一种光纤光栅土压力传感器。
技术介绍
目前，市场上现有的土压力计从传感原理上分，主要分为振弦式、气动式、电阻应变式及光纤光栅式。其中，振弦式土压力计、气动式土压力计及电阻应变式土压力计均以电作为传感信号，在一些易燃易爆、强电磁干扰的恶劣环境以及需远距离检测的场合，很难派上用场。光纤光栅土压计是一种可以形成传感网络系统的新型光纤位移传感器，具有光纤传感器的许多优点，其中最重要的就是光纤光栅传感器的传感信号为波长调制。这一传感机制的好处在于测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和探测器老化等因素的影响，避免了一般干涉型传感器中相位测量的不清晰和对固有参考点需要，能方便使用波分复用技术。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有的光纤光栅传感器灵敏度不够，不能够快速感应土压力承压数值的变化。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种光纤光栅土压力传感器，旨在解决现有的光纤光栅传感器灵敏度不够，不能够快速感应土压力承压数值的变化的技术问题。一方面，提供了一种光纤光栅土压力传感器，包括：壳体；横向隔板，设置在所述壳体内；所述横向隔板将所述壳体的内腔分隔为上腔体和下腔体；所述上腔体内充满流体；所述流体用于将所述壳体的顶板所受压力均匀传递至所述横向隔板；X型架，设置在所述下腔体内；所述X型架包括交叉设置且通过销轴铰接的第一支撑梁和第二支撑梁；其中，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，底部分别与所述壳体的底板滑动连接；或者，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，所述销轴与所述壳体固定连接；弹性梁，一端与所述第一支撑梁的下部连接，另一端与所述第二支撑梁的下部连接；以及光纤光栅，贴设于所述弹性梁上，用于监测所述弹性梁的伸长量。作为本申请另一实施例，所述壳体包括开口朝上的外壳，以及设置在所述外壳的顶部、用于封堵所述开口的盖体，所述盖体与所述外壳可拆卸且密封连接。作为本申请另一实施例，所述壳体上设置有用于将所述上腔体和外部空间连通的连通部，所述连通部设有两个且分设于所述上腔体的两侧，两个所述连通部上分别设置有阀门，一个所述连通部用于向所述上腔体内供应所述流体，另一个所述连通部用于向外排出所述流体。作为本申请另一实施例，各个所述连通部分别包括沿所述横向隔板的厚度方向贯穿所述横向隔板的第一通孔、沿所述底板的厚度方向贯穿所述底板的第二通孔，以及连通所述第一通孔和所述第二通孔的连接管，所述阀门设置在所述第二通孔上。作为本申请另一实施例，所述光纤光栅土压力传感器还包括设置在所述下腔体内的两个竖向隔板，两个所述竖向隔板将所述下腔体分隔为依次设置的第一腔体、第二腔体和第三腔体，两个所述连通部中的所述连接管分设于所述第一腔体内和所述第三腔体内，所述X型架设置在所述第二腔体内。作为本申请另一实施例，所述横向隔板包括中间板及两个分设于所述中间板两端的边板，所述中间板与两个所述边板分别密封连接，所述X型架与所述中间板滑动连接，两个所述边板与两个所述竖向隔板一一对应，一个所述中间板与相应所述竖向隔板、所述壳体的侧壁及所述底板围成所述第一腔体，另一个所述中间板与相应所述竖向隔板、所述壳体的侧壁及所述底板围成所述第三腔体。作为本申请另一实施例，所述底板上还设置有两个相互平行的限位棱，两个所述限位棱分设于所述X型架的两侧。作为本申请另一实施例，所述下腔体内还设置有温度补偿光栅。作为本申请另一实施例，所述温度补偿光栅与所述光纤光栅串联。作为本申请另一实施例，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁分设于所述销轴的两端，两者之间具有间隔；所述弹性梁设置在所述间隔内，所述弹性梁的一端与所述第一支撑梁的下部转动连接，另一端与所述第二支撑梁的下部转动连接。上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：与现有技术相比，通过X型架将顶板受到的向下的压力转变为了横向拉力，减小了光纤光栅土压力传感器的体积。另外，本方案在X型架的上方加设了能够均匀传递力的流体层，使顶板所受不均匀土压力能够均匀传递至横向隔板上，进而保证了X型架受力的均匀性和稳定性，进而保证了测量结果的稳定性。结合光纤光栅本身的特性，可以得出本方案提供的光纤光栅土压力传感器具有测量范围广、灵敏度高、结构紧凑、结构简单、安装方便、成本低、抗恶劣天气强、抗电磁干扰、耐久性强、可靠性高、易于组成网络等特点，能够实现对土压力大小的实时监测，可广泛应用于各种复杂的环境中。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供的光纤光栅土压力传感器的竖向剖面结构示意图；图2为本专利技术另一实施例提供的光纤光栅土压力传感器的竖向剖面结构示意图；图3为沿图2中A-A线的剖视结构图；图4为沿图2中C-C线的剖视结构图。图中：100、壳体；110、外壳；120、盖体；200、横向隔板；210、中间板；220、边板；300、上腔体；400、下腔体；500、X型架；510、销轴；520、第一支撑梁；530、第二支撑梁；600、弹性梁；700、光纤光栅；800、连通部；810、第一通孔；820、第二通孔；830、连接管；900、竖向隔板；910、第一腔体；920、第二腔体；930、第三腔体；940、限位棱。具体实施方式为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1及图2，现对本专利技术实施例提供的光纤光栅土压力传感器进行说明。所述光纤光栅土压力传感器，包括壳体100、设置在壳体100内的横向隔板200、X型架500、弹性梁600以及贴设于弹性梁600上的光纤光栅700。横向隔板200将壳体100的内腔分隔为上腔体300和下腔体400。上腔体300内充满流体。流体用于将壳体100的顶板所受压力均匀传递至横向隔板200。X型架500设置在下腔体400内。X型架500包括交叉设置且通过销轴510铰接的第一支撑梁520和第二支撑梁530。其中，第一支撑梁520和第二支撑梁530的顶部分别与横向隔板200的下端面滑动连接，第一支撑梁520和第二支撑梁530的底部分别与壳体100的底板滑动连接；或者，第一支撑梁520和第二支撑梁530的顶部分别与横向隔板200的下端面滑动连接，销轴510与壳体100固定连接。弹性梁600的一端与第一支撑梁520的下部连接，另一端与第二支撑梁530的下部连接。光纤光栅700用于监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.光纤光栅土压力传感器，其特征在于，包括：/n壳体；/n横向隔板，设置在所述壳体内；所述横向隔板将所述壳体的内腔分隔为上腔体和下腔体；所述上腔体内充满流体；所述流体用于将所述壳体的顶板所受压力均匀传递至所述横向隔板；/nX型架，设置在所述下腔体内；所述X型架包括交叉设置且通过销轴铰接的第一支撑梁和第二支撑梁；其中，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，底部分别与所述壳体的底板滑动连接；或者，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，所述销轴与所述壳体固定连接；/n弹性梁，一端与所述第一支撑梁的下部连接，另一端与所述第二支撑梁的下部连接；以及/n光纤光栅，贴设于所述弹性梁上，用于监测所述弹性梁的伸长量。/n

【技术特征摘要】
1.光纤光栅土压力传感器，其特征在于，包括：
壳体；
横向隔板，设置在所述壳体内；所述横向隔板将所述壳体的内腔分隔为上腔体和下腔体；所述上腔体内充满流体；所述流体用于将所述壳体的顶板所受压力均匀传递至所述横向隔板；
X型架，设置在所述下腔体内；所述X型架包括交叉设置且通过销轴铰接的第一支撑梁和第二支撑梁；其中，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，底部分别与所述壳体的底板滑动连接；或者，所述第一支撑梁和所述第二支撑梁的顶部分别与所述横向隔板的下端面滑动连接，所述销轴与所述壳体固定连接；
弹性梁，一端与所述第一支撑梁的下部连接，另一端与所述第二支撑梁的下部连接；以及
光纤光栅，贴设于所述弹性梁上，用于监测所述弹性梁的伸长量。


2.如权利要求1所述的光纤光栅土压力传感器，其特征在于：所述壳体包括开口朝上的外壳，以及设置在所述外壳的顶部、用于封堵所述开口的盖体，所述盖体与所述外壳可拆卸且密封连接。


3.如权利要求1所述的光纤光栅土压力传感器，其特征在于：所述壳体上设置有用于将所述上腔体和外部空间连通的连通部，所述连通部设有两个且分设于所述上腔体的两侧，两个所述连通部上分别设置有阀门，一个所述连通部用于向所述上腔体内供应所述流体，另一个所述连通部用于向外排出所述流体。


4.如权利要求3所述的光纤光栅土压力传感器，其特征在于：各个所述连通部分别包括沿所述横向隔板的厚度方向贯穿所述横向隔板的第一通孔、沿所述底板的厚度方向贯穿所述底板的第二通孔，以及连通所述第一通孔和所述第二通孔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，钟志鑫，段君淼，郭志利，翟步升，李晓瑾，周畅，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13