巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统：包括若干个所述风压传感器、一个传感器补偿装置、光纤光栅解调仪、无线模块和远程监控系统，所述风压传感器和传感器补偿装置通过光纤串联后与光纤光栅解调仪的信号输入端光连接；所述光纤光栅解调仪的输出端与无线模块电连接；所述无线模块与远程监控系统无线通信连接；所述传感器补偿装置设置于选取的多个风压传感器之间；所述若干个风压传感器和传感器补偿装置设置于巷道内并沿巷道的延伸方向分布；本发明专利技术的适用于巷道的长期监测和多点监测。于巷道的长期监测和多点监测。于巷道的长期监测和多点监测。

【技术实现步骤摘要】
巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统


[0001]本专利技术属于矿山巷道环境风压长期监测
，具体涉及一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统。

技术介绍

[0002]风压传感器是目前工程中一种常用的传感器，广泛应用于隧道、水利、建筑、电力、航空等领域。
[0003]目前的风压传感器能精确测量单点风压，但大部分都难以做到长期监测和多点监测，且在巷道尤其是回风巷道中长期监测，会使传感器累计灰尘，长期监测效果欠佳，另外，大部分已有的传感技术采用金属应变片测量风压，在风压较小时，其准确度有局限，同时在复杂电磁和声学环境的巷道中，对电阻式传感器、霍尔式传感器、超声波传感器都存在干扰。综上所述，目前缺乏一种能在巷道长期多点监测且稳定性和抗干扰能力强的风压传感器。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了解决上述
技术介绍
存在的不足，提供一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统，适用于巷道的长期监测和多点监测。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统，其特征在于：包括若干个所述风压传感器、一个传感器补偿装置、光纤光栅解调仪、无线模块和远程监控系统，所述风压传感器和传感器补偿装置通过光纤串联后与光纤光栅解调仪的信号输入端光连接；所述光纤光栅解调仪的输出端与无线模块电连接；所述无线模块与远程监控系统无线通信连接；所述传感器补偿装置设置于选取的多个风压传感器之间；所述若干个风压传感器和传感器补偿装置设置于巷道内并沿巷道的延伸方向分布；所有风压传感器均用于向监测光纤光栅解调仪反馈该风压传感器内部器件在其设置位置处的由风压影响产生的变化；所述传感器补偿装置用于向监测光纤光栅解调仪反馈传感器补偿装置内部器件在其设置位置处又除风压之外的环境因素影响产生的变化；所述光纤光栅解调仪用于根据所述若干个风压传感器和传感器补偿装置的反馈信息计算出巷道内当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置的相对位置，并将所述当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置相对位置数据通过无线模块发送至远程监控系统；所述远程监控系统用于显示接收到的当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置的相对位置数据。
[0006]上述技术方案中，所述风压传感器包括负压腔、正压腔、气密性薄膜、第一皮托管、第二皮托管；其中负压腔和正压腔沿巷道延伸方向同轴设置形成一体化的腔体结构，正压腔设置于负压腔的前端；负压腔和正压腔之间设置有气密性薄膜，所述气密性薄膜分隔为两个腔室；所述第一皮托管设置于正压腔内，所述正压腔通过第一皮托管联通外界空气；所述第一皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向相同；所述第二皮托管设置于负压
腔内，所述负压腔通过第二皮托管联通外界空气；所述第二皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述气密性薄膜上设置有光纤光栅；所述光纤光栅设置于负压腔内；所述光纤光栅作为风压传感器内部器件通过光纤与光纤光栅解调仪光连接；若干个风压传感器的光纤光栅通过光纤串联后与光栅解调仪的信号输入端光连接。
[0007]上述技术方案中，所述传感器补偿装置包括负压腔、正压腔、气密性薄膜、光纤光栅、第二皮托管、第三皮托管；其中负压腔和正压腔沿巷道延伸方向同轴设置形成一体化的腔体结构，正压腔设置于负压腔的前端；负压腔和正压腔之间设置有气密性薄膜，所述气密性薄膜分隔为两个腔室；所述传感器补偿装置中的正压腔中设置有第三皮托管，传感器补偿装置中的正压腔通过第三皮托管与外界空气相连通；所述第三皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述负压腔内设置有第二皮托管，所述负压腔通过第二皮托管联通外界空气；所述第二皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述气密性薄膜上设置有光纤光栅；所述光纤光栅设置于负压腔内；所述传感器补偿装置中的光纤光栅作为传感器补偿装置内部器件通过光纤与光纤光栅解调仪光连接；若干个风压传感器的光纤光栅和传感器补偿装置中的光纤光栅和通过光纤串联后与光栅解调仪的信号输入端光连接。
[0008]上述技术方案中，所述风压传感器和传感器补偿装置均还包括同轴设置的转向轴承和固定中空杆；转向轴承和固定中空杆的轴线与负压腔和正压腔的轴线方向相垂直；所述固定中空杆固定于巷道内壁上；所述负压腔通过转向轴承与固定中空杆连接并实现转向；所述负压腔、转向轴承和固定中空杆对应配合设置有用于引出光纤的通孔。
[0009]上述技术方案中，所述风压传感器和传感器补偿装置的负压腔的尾端均设置有尾翼，所述尾翼的通过与连杆与负压腔固定连接；所述连杆的延伸方向与负压腔的轴线方向相同；所述尾翼的翼面竖直设置且与负压腔的轴线在同一平面上；所述尾翼使第一皮托管始终正对风流方向，第二皮托管和第三皮托管始终垂直风流方向；所述尾翼使风压传感器的重心与固定中空杆在同一条垂直线上。
[0010]上述技术方案中，所述第一皮托管的位于正压腔内部的管口竖直向上延伸；所述第一皮托管的另一端管口沿正压腔的轴线方向延伸至正压腔外部；所述第二皮托管位于负压腔内的管口沿负压腔的轴线方向延伸；所述第二皮托管的另一端管口竖直向下延伸至负压腔腔体壁；所述第三皮托管位于正压腔内的管口沿正压腔的轴线方向延伸；所述第三皮托管的另一端管口竖直向下延伸至正压腔腔体壁。
[0011]上述技术方案中，所述风压传感器和传感器补偿装置的正压腔和负压腔采用无尘玻璃作为腔体外壳，且表面喷涂有无机纳米硅材料。
[0012]上述技术方案中，所述风压传感器和传感器补偿装置的正压腔与负压腔之间通过螺纹连接。
[0013]上述技术方案中，所述风压传感器和传感器补偿装置的气密性薄膜为弹性薄膜；所述风压传感器和传感器补偿装置的正压腔与负压腔相互配合的螺纹结构将气密性薄膜夹设于正压腔和负压腔之间并绷紧；所述光纤光栅粘贴于气密性薄膜中心位置。
[0014]上述技术方案中，所述光纤光栅解调仪通过各个风压传感器的光纤光栅反射光的返回时间和返回中心波长的变化分别计算所有光纤光栅的位置和所在位置的风压变化，再减去传感器补偿装置的光纤光栅测得的系统误差，得到实际风压变化，所述光纤光栅解调
仪通过传感器补偿装置的光纤光栅反射光的时间长度解算出风压传感器和传感器补偿装置的相对位置。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术可避免巷道灰尘、振动、电磁干扰等外界因素对传感器的影响，适用于巷道的长期监测和多点监测。本专利技术采用无尘玻璃作皮托管和传感器外壳，巷道中灰尘不易粘黏在传感器或皮托管管口，避免长期监测过程中的数据漂移。本专利技术使用弹性薄膜材料作为基底，避免了爆破振动时传感器内部结构的损坏，通过调节绷紧气密性薄膜的力调整薄膜变形的敏感度。本专利技术使用阵列式光纤光栅作为敏感元件，光的传播不会受到电磁环境的影响，从原理上避免电磁干扰，阵列式光纤光栅配合解调仪能识别不同距离的光纤光栅，能实现一条光路上的多点监测数据传输。本专利技术的正压腔和负压腔之间的连接方式便于拆卸和更换气密性薄膜和光纤光栅。本专利技术的转向轴承支座及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统，其特征在于：包括若干个所述风压传感器、一个传感器补偿装置、光纤光栅解调仪、无线模块和远程监控系统，所述风压传感器和传感器补偿装置通过光纤串联后与光纤光栅解调仪的信号输入端光连接；所述光纤光栅解调仪的输出端与无线模块电连接；所述无线模块与远程监控系统无线通信连接；所述传感器补偿装置设置于选取的多个风压传感器之间；所述若干个风压传感器和传感器补偿装置设置于巷道内并沿巷道的延伸方向分布；所有风压传感器均用于向监测光纤光栅解调仪反馈该风压传感器内部器件在其设置位置处的由风压影响产生的变化；所述传感器补偿装置用于向监测光纤光栅解调仪反馈传感器补偿装置内部器件在其设置位置处由除风压之外的环境因素影响产生的变化；所述光纤光栅解调仪用于根据所述若干个风压传感器和传感器补偿装置的反馈信息计算出巷道内当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置的相对位置，并将所述当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置相对位置数据通过无线模块发送至远程监控系统；所述远程监控系统用于显示接收到的当前风压数据以及所述风压传感器和传感器补偿装置的相对位置数据。2.根据权利要求1所述的一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统，其特征在于：所述风压传感器包括负压腔、正压腔、气密性薄膜、第一皮托管、第二皮托管；其中负压腔和正压腔沿巷道延伸方向同轴设置形成一体化的腔体结构，正压腔设置于负压腔的前端；负压腔和正压腔之间设置有气密性薄膜，所述气密性薄膜分隔为两个腔室；所述第一皮托管设置于正压腔内，所述正压腔通过第一皮托管联通外界空气；所述第一皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向相同；所述第二皮托管设置于负压腔内，所述负压腔通过第二皮托管联通外界空气；所述第二皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述气密性薄膜上设置有光纤光栅；所述光纤光栅设置于负压腔内；所述光纤光栅作为风压传感器内部器件通过光纤与光纤光栅解调仪电连接；若干个风压传感器的光纤光栅通过光纤串联后与光栅解调仪的信号输入端光连接。3.根据权利要求2所述的一种巷道用阵列式光纤光栅风压传感器装置及其数据传输系统，其特征在于：所述传感器补偿装置包括负压腔、正压腔、气密性薄膜、光纤光栅、第二皮托管、第三皮托管；其中负压腔和正压腔沿巷道延伸方向同轴设置形成一体化的腔体结构，正压腔设置于负压腔的前端；负压腔和正压腔之间设置有气密性薄膜，所述气密性薄膜分隔为两个腔室；所述传感器补偿装置中的正压腔中设置有第三皮托管，传感器补偿装置中的正压腔通过第三皮托管与外界空气相连通；所述第三皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述负压腔内设置有第二皮托管，所述负压腔通过第二皮托管联通外界空气；所述第二皮托管的延伸方向与负压腔和正压腔的轴线方向垂直；所述气密性薄膜上设置有光纤光栅；所述光纤光栅设置于负压腔内；所述传感器补...

【专利技术属性】
技术研发人员：王西兵，韩亚民，张聪瑞，
申请(专利权)人：武钢资源集团程潮矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：