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：
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)裝置，具體地說是一種隧道掌子面前方探水感應(yīng)傳感器。
背景技術(shù)：
我們知道，目前隧道施工掌子面前方水災(zāi)害探測多數(shù)是利用紅外表面溫度測量，從掌子 面巖體表面的溫度，推測濕度，間接知道前方水的情況，該技術(shù)探測掌子面前方水分布距離 短，精度差，不準確。目前也有通過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際工程需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、探測深度遠、可靠 性高、準確的隧道掌子面前方探水感應(yīng)傳感裝置。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(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)有多個光纖光 柵溫度傳感器，多個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。 本發(fā)明中的光信號解調(diào)處理裝置是現(xiàn)有的設(shè)備，在此不再贅述。
使用時，將多個外管拉直，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距離的巖體內(nèi)溫度變化， 并將光信號傳回信號解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過信號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。外管的長度 和節(jié)數(shù)的多少可根據(jù)實際需要作相應(yīng)的調(diào)整。本發(fā)明使用光纖傳感技術(shù)，抗干擾能力強，可 靠性高，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、判斷準確等優(yōu)點。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的光纖光柵傳感器傳感光路圖3是本發(fā)明的光纖光柵傳感器中心波長與溫度的擬合曲線其中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。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
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解調(diào)處理裝置連接。
使用時，將外管l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 號傳回信號解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過信號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。
該發(fā)明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源器件。當寬帶 光波在布拉格光柵中傳輸時，入射光波將在相應(yīng)的頻率上被反射回來，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，當寬帶光在布拉格光柵中傳輸 時，會產(chǎn)生模式耦合，滿足反射條件4-2 ,A的光被反射，其中n^為有效折射率，A為光 柵周期，^為反射中心波長。
光纖光柵周圍溫度場的變化對光柵周期和有效折射率均有影響，進而使得布拉格波長出 現(xiàn)漂移。從物理本質(zhì)看，外界溫度變化引起波長移位的原因主要有3個方面光纖熱膨脹效 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)計探水感應(yīng)光纖光柵傳感 器在不同溫度下的中心波長的變化，可以看出溫度與中心波長的漂移線性度良好。
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)有多個光纖光柵溫度傳感器，多個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。.
全文摘要
本發(fā)明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)多個光纖光柵溫度傳感器，光纖光柵溫度傳感器與光柵信號解調(diào)處理裝置連接。使用時，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，并將光信號傳回信號解調(diào)處理裝置內(nèi)，通過信號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。本發(fā)明使用光纖傳感技術(shù)，抗干擾能力強，可靠性高，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、判斷準確等優(yōu)點。
文檔編號G01V8/10GK101183155SQ20071011406
公開日2008年5月21日 申請日期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 申請人:山東大學