專利名稱：隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種感應(yīng)裝置，具體地說(shuō)是一種隧道掌子面前方探水感應(yīng)傳感器。
技術(shù)背景我們知道，目前隧道施工掌子面前方水災(zāi)害探測(cè)多數(shù)是利用紅外表面溫度測(cè)量，從掌子 面巖體表面的溫度，推測(cè)濕度，間接知道前方水的情況，該技術(shù)探測(cè)掌子面前方水分布距離 短，精度差，不準(zhǔn)確。目前也有通過(guò)掌子面打孔后放入電磁溫度傳感器，但由于巖體孔內(nèi)環(huán) 境條件差，傳統(tǒng)的傳感器可靠性、抗干擾性，精確度等難以滿足實(shí)際工程需要。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、探測(cè)深度遠(yuǎn)、 可靠性高、準(zhǔn)確的隧道掌子面前方探水感應(yīng)傳感裝置。本實(shí)用新型的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，包 括外管和內(nèi)管，所述的外管至少為一節(jié)，第一節(jié)外管內(nèi)設(shè)有內(nèi)管，內(nèi)外管緊密結(jié)合，材料為 傳熱性良好的同樣材料，第一節(jié)外管一端設(shè)有端蓋，內(nèi)管外表面刻有槽，槽內(nèi)敷設(shè)有多個(gè)光 纖光柵溫度傳感器，多個(gè)光纖光柵溫度傳感器可串聯(lián)或并聯(lián)后經(jīng)外管內(nèi)光纖引出后與光信號(hào) 解調(diào)處理裝置連接。所述的外管為三節(jié)，且各節(jié)之間鉸接，可折疊。所述的第一節(jié)外管一端開口，另一端封閉。所述的內(nèi)外管緊密配合，材料相同，可為鋼管或熱導(dǎo)效應(yīng)'良好的材料管。 本實(shí)用新型中的光信號(hào)解調(diào)處理裝置是現(xiàn)有的設(shè)備，在此不再贅述。使用時(shí)，將多個(gè)外管拉直，帶內(nèi)管的一端在前，插入隧道施工掌子面內(nèi)打好的探測(cè)洞內(nèi)， 內(nèi)管外表面的光纖光柵溫度傳感器即可感應(yīng)到隧道掌子面前方較遠(yuǎn)距離的巖體內(nèi)溫度變化， 并將光信號(hào)傳回信號(hào)解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過(guò)信號(hào)處理判斷即可確定掌子面前方巖體濕度變化 和分布，從而間接判斷巖體內(nèi)水分布和突水情況，以利于施工期間水災(zāi)害監(jiān)測(cè)。外管的長(zhǎng)度 和節(jié)數(shù)的多少可根據(jù)實(shí)際需要作相應(yīng)的調(diào)整。本實(shí)用新型使用光纖傳感技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)， 可靠性高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、判斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。

圖l是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的光纖光柵傳感器傳感光路圖；圖3是本實(shí)用新型的光纖光柵傳感器中心波長(zhǎng)與溫度的擬合曲線圖；其中l(wèi).外管，2.內(nèi)管，3.光纖光柵溫度傳感器，4.端蓋，5.入射光，6.反射光，7.透射光， 8.光纖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。圖1中，外管1為鉸接與一起的可折疊的三節(jié)，第一節(jié)外管1內(nèi)設(shè)有相同材料(如銅或 鋼等導(dǎo)熱好的材料)內(nèi)管2，以利于溫度傳遞。第一節(jié)外管l右端開口，開口處設(shè)有端蓋4。 內(nèi)管2外表面槽上設(shè)有多個(gè)光纖光柵溫度傳感器3，光纖光柵溫度傳感器3可串聯(lián)或并聯(lián)后， 光纖8從外管另一端引出后與光信號(hào)解調(diào)處理裝置連接。使用時(shí)，將外管1拉直，帶內(nèi)管2的一端在前，插入隧道施工掌子面內(nèi)打好的探測(cè)洞內(nèi)， 內(nèi)管2外表面的光纖光柵溫度傳感器即可感應(yīng)到隧道掌子面前方巖體內(nèi)溫度變化，并將光信 號(hào)傳回信號(hào)解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過(guò)信號(hào)處理判斷即可確定掌子面前方巖體濕度變化和分布， 從而間接判斷巖體內(nèi)水分布和突水情況，以利于施工期間水災(zāi)害監(jiān)測(cè)。該實(shí)用新型的光纖光柵采用布拉格光柵，是一種性能優(yōu)異的窄帶反射濾波無(wú)源器件。當(dāng) 寬帶光波在布拉格光柵中傳輸時(shí)，入射光波將在相應(yīng)的頻率上被反射回來(lái)，如圖2，其中，5 表示入射光，6表示反射光，7表示透射光。根據(jù)光纖耦合模理論，當(dāng)寬帶光在布拉格光柵中 傳輸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生模式耦合，滿足反射條件^=2"^八的光被反射，其中~#為有效折射率，A 為光柵周期，^為反射中心波長(zhǎng)。光纖光柵周圍溫度場(chǎng)的變化對(duì)光柵周期和有效折射率均有影響，進(jìn)而使得布拉格波長(zhǎng)出 現(xiàn)漂移。從物理本質(zhì)看，外界溫度變化引起波長(zhǎng)移位的原因主要有3個(gè)方面光纖熱膨脹效 應(yīng)、光纖熱光效應(yīng)及光纖內(nèi)部熱應(yīng)力引起的彈光效應(yīng)。圖3為該設(shè)計(jì)探水感應(yīng)光纖光柵傳感 器在不同溫度下的中心波長(zhǎng)的變化，可以看出溫度與中心波長(zhǎng)的漂移線性度良好。
權(quán)利要求1.一種隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，包括外管和內(nèi)管，其特征在于所述的外管至少為一節(jié)，第一節(jié)外管內(nèi)設(shè)有內(nèi)管，第一節(jié)外管一端設(shè)有端蓋，內(nèi)管上刻有槽，槽內(nèi)敷設(shè)有多個(gè)光纖光柵溫度傳感器，多個(gè)光纖光柵溫度傳感器串聯(lián)或并聯(lián)后經(jīng)外管內(nèi)光纖引出后與光信號(hào)解調(diào)處理裝置連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，其特征在于所述的外管為三 節(jié)，且各節(jié)之間鉸接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，其特征在于所述的第一節(jié)外 管一端開口，另一端封閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，其特征在于所述的內(nèi)外管為 銅管、鋼管或熱導(dǎo)效應(yīng)良好的材料管。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種隧道掌子面前方探水感應(yīng)裝置，包括外管和內(nèi)管，外管至少為一節(jié)，第一節(jié)外管內(nèi)設(shè)有內(nèi)管，第一節(jié)外管一端設(shè)有端蓋，內(nèi)管外表面刻槽，槽內(nèi)敷設(shè)多個(gè)光纖光柵溫度傳感器，光纖光柵溫度傳感器與光柵信號(hào)解調(diào)處理裝置連接。使用時(shí)，將外管拉直，帶內(nèi)管的一端在前，插入隧道施工掌子面內(nèi)打好的探測(cè)洞內(nèi)，內(nèi)管外表面的光纖光柵溫度傳感器即可感應(yīng)到隧道掌子面前方巖體內(nèi)溫度變化，并將光信號(hào)傳回信號(hào)解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過(guò)信號(hào)處理判斷即可確定掌子面前方巖體濕度變化和分布，從而間接判斷巖體內(nèi)水分布和突水情況，以利于施工期間水災(zāi)害監(jiān)測(cè)。本實(shí)用新型使用光纖傳感技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、判斷準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01K11/32GK201096898SQ200720030679
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者劉秋宏, 苑洪偉, 奇 蔣, 罕 蔣 申請(qǐng)人:山東大學(xué)