导语:应力传感器基于光纤光栅传感技术,利用光纤传感技术本征绝缘、寿命长、易阵列复用的优势,实现单筒多测点同步测量。本期转化果平台推荐的《基于光纤光栅的高精度三维扰动应力传感器》是为满足岩土工程、采矿工程所需而专门研制的特种应力应变阵列测量传感器,其采用独特的结构设计、独到的封装保护方式、精准的波长解调技术,突破了现有测试技术瓶颈,可以满足地应力扰动的三维长期测量。
一、基本情况
基于光纤光栅的高精度三维扰动应力传感器(空心包体应力计,下简称应力计)是为满足岩土工程、采矿工程所需而专门研制的特种应力应变阵列测量传感器,其采用独特的结构设计、独到的封装保护方式、精准的波长解调技术,可以满足地应力扰动的三维长期测量。
应力传感器基于光纤光栅传感技术,利用光纤传感技术本征绝缘、寿命长、易阵列复用的优势,实现单筒多测点同步测量。在本传感器上可以有多个测环,每个测环上3个应变花测点,每个测点有呈45°方向的三个应变传感器,用来实时测量弹性筒上不同位置的多点、多向应变大小。同时,传感器包含1个温度传感器,用来测试环境温度并对应变传感器进行实时温度补偿。根据用途不同,单应变桶上可以有最多6个测环、54个应变传感器。
该成果发挥光纤传感的诸多优势,具有耐腐蚀、抗电磁干扰、抗地下水、易施工等优点,突破现有测试技术瓶颈,实现各地下工程的长期可靠测量。
相对于传统的单方向位移监测,该方法可以精准获取岩体内的三维应变信息,从而更加精确的获得位移、变形信息,结合高速采样技术,可以对岩爆进行监测。
传感器实物图如下所示:
图1 传感器实物图
二、实物及关键指标
表1 关键技术指标
三、接续方式
传感器采用铠装方式进行加强保护,确保光缆可以耐受现场施工的苛刻考验。定制长度的专用铠装线缆直接插拔,现场不需熔接就可以接驳使用,减轻施工现场的工作量和难度。采用注浆、接续一体模式,便于施工现场调整接续长度或者更换传感器等,具有施工便利、接续时间短、注浆阻力小等优势。传感器接续效果如下图所示:
图2 传感器接续示意图
黑色为传感器,蓝色为接续和注浆一体装置,施工简单
四、可靠的标定过程和数据
传感器具备应变精确测量的能力,应变测量精度1微应变,测量范围3000微应变,且具备实时温度补偿的能力。传感器经过特殊的材料选择和工艺方法以及稳定性处理手段,其长期稳定性远高于常规应变传感器。
科研团队具备全链条设计能力,掌握关键技术和校准标定手段,确保科研成果中的每个应变传感器都精准的参数,以确保客户得到可靠的、经得起检验的真实原位数据。如下图所示传感器对应变和温度的响应曲线,该图表和原始数据作为基础资料同步交付给用户,便于后期精确计算:
图3 传感器压力和温度标定曲线
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