发明名称 光纤光栅水土界面传感器及其制作安装方法
摘要 本发明公开了一种光纤光栅水土界面传感器及其制作安装方法,本发明的光纤光栅水土界面传感器由固定架和测压管组成。固定架起到保护和固定测压管的作用;测压管由管身和一系列按深度间隔排布的光纤光栅传感探头组成,探头为双面构造,正面承受管外水土压力,背面承受管内水压力,通过测量正面和背面的压力差可以精确测量管外侧土压力,再对不同深度的侧向土压力进行拟合计算,最终得到水土界面的深度位置。本发明的光纤光栅水土界面传感器不受水体紊流和土体输移的干扰,测试精度高,可根据使用条件和要求改变测量精度和测量深度范围;本发明可按照监测需求,在多个监测地点植入光纤光栅水土界面传感器,实现一个区域的冲刷和淤积监测。
申请公布号 CN103076063B 申请公布日期 2014.12.17
申请号 CN201310021035.9 申请日期 2013.01.21
申请人 南京理工大学 发明人 丁勇;方海东
分类号 G01F23/14(2006.01)I 主分类号 G01F23/14(2006.01)I
代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 朱显国
主权项 光纤光栅水土界面传感器,其特征在于:包括固定架和测压管;固定架包括保护段(1)和锚固段(2),锚固段(2)固定在保护段(1)的底端;锚固段(2)顶面周向开有固定槽(21),用于在光纤光栅水土界面传感器安装时固定钢护筒,将钢护筒套在固定架外,底端卡入锚固段的固定槽中,保护段(1)在固定槽(21)范围之内;测压管包括测压管管身(3)、透水板(32)和若干个相同的光纤光栅传感探头(31),并设有注水口(33);透水板(32)固定在测压管管身(3)的一个侧面,其他三侧沿纵向分别布置若干个相同的光纤光栅传感探头(31),注水口(33)焊接在测压管管身(3)的顶端;测压管固定在固定架的保护段(1)内;所述光纤光栅传感探头(31)为单膜式传感探头或双膜式传感探头;所述单膜式传感探头包括面板(3110)、背环(3111)、测压膜(3112)、防水膜(3113)、刻写在光纤导线(314)上的光纤光栅(313)、第一螺母(3114)和第二螺母(3115);光纤导线(314)的一端与光纤光栅(313)相连,另一端从背环(3111)中引出;光纤光栅(313)粘接在测压膜(3112)和防水膜(3113)内侧的中间部位;面板(3110)上开有一圆洞,圆洞面积为面板(3110)面积的1/2~4/5,背环(3111)为金属环片,背环(3111)的内直径与圆洞内直径相同,测压膜(3112)和防水膜(3113)固定在面板(3110)与背环(3111)之间,面板(3110)与背环(3111)通过第一螺母(3114)固定连接,单膜式传感探头通过第二螺母(3115)固定在测压管管身(3)上;所述双膜式传感探头包括两个完全相同的传压部件和一个传感部件,传压部件包括受压壳(3120)、内膜(3123)和硅油(3122);受压壳(3120)为一次成型的金属盖,受压壳(3120)的盖面作为外膜,受压壳(3120)内壁侧面靠近封闭端开有一圈凹槽,内膜(3123)焊接在该凹槽外边缘;硅油(3122)填充在内膜(3123)和受压壳(3120)封闭端之间;传感部件包括传压片(3124)、等强度悬臂梁(3125)、支座(3126)、光纤光栅(313)和光纤导线(314);等强度悬臂梁(3125)窄端插入传压片(3124)中,宽端上下表面分别粘有相同的两个支座(3126),中部上下表面分别粘有光纤光栅(313);光纤导线(314)一端与光纤光栅(313)相连,另一端从与上述光纤光栅(313)同侧的支座(3126)和受压壳(3120)中引出;传感部件位于两个完全相同的传压部件中部,将两个完全相同的传压部件和传感部件压合封装形成双膜式传感探头。
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