[实用新型]矿用光纤光栅震动传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能够测量井下岩体微震动的光纤光栅震动传感器。用于长时间监测矿井冲击地压引起的岩体震动，检测岩体的稳定性以及由于岩体震动引起的煤层瓦斯附存状态的变化，属于光传感测试技术领域。

背景技术

矿井下岩体是一种应力岩体，当应力达到一定数值后，由于岩体内微破裂和宏观破裂的产生引起岩体微震动；反之，岩体的微震动可以说明岩体内部应力发生了变化，或者说明了岩体内有震动源。从而可以分析引起这些变化的相关因素，例如井下瓦斯突出前的岩体动力情况，井下巷道的支护稳定性等。

目前，矿井下一般采用供电式震动传感器，其原理是传感器内设置一个电磁感应线圈，外部震动引起电磁感应电流发生变化，这个变化的电流作为传感器的输出信号。这个信号的特点是：信号小，需要进行前端放大，在井下复杂的电磁环境下，传感器的输出信号很容易受到干扰，传感器输出到信号接收之间的线段距离受到限制。整个监测系统在井下需要安装传感器、井下分站、井下电源和向井上传输信号的电缆。将这个连续变化的模拟信号传输到井上需要一套复杂的计算机传输系统。

另外，供电式传感器必须使用电源，这样存在安全隐患；而且煤矿生产是在井下不断变化的环境中进行的，监测系统需要经常移动。现有的微震动监测系统在需要井下移动时很不方便。

专利号为200510019733.0的中国专利公开一篇“可调谐匹配滤波解调的光纤光栅振动传感器”，他采用的测震方法为：利用两个相互垂直的悬臂梁，悬臂梁为片状悬臂梁，这种传感器对传感的震动方向要有预先的了解，也就是说传感器最敏感的传感方向是一个直线方向，与最敏感方向相垂直的方向是最不敏感的方向。这种传感器主要是用在预先已知道震动方向的地方。在矿井下岩体震动的方向是未知的，使用这种传感器对平行于悬臂梁片状方向的震动检测不到。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种矿用光纤光栅震动传感器，该传感器利用光纤光栅能够在未知震动方向的情况下检测有无震动，不使用电源而是使用光源作为媒介。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：该种矿用光纤光栅震动传感器，其特征是，包括传感器基座和与基座相连的防护壳体，在防护壳体内部设有一小壳体，小壳体和传感器基座通过传感器支架相连接；一悬臂梁穿过小壳体的端面伸入小壳体内，悬臂梁前端与一个质量块相连，所述的悬臂梁和质量块的横截面即与轴线垂直的截面均为中心对称图形，悬臂梁和质量块相邻端面的中心点重合；悬臂梁的侧面上粘接固定有光纤光栅，光纤光栅与悬臂梁的轴线平行；所述的传感器基座与一个喇叭口螺纹连接，在喇叭口的中心孔内安装有一根矿用光缆，光纤光栅末端伸出小壳体端面与喇叭口中心孔内的矿用光缆相连。

所述的悬臂梁和质量块的横截面为边数不小于六边的正多边形。

所述的悬臂梁和质量块的横截面为圆形。

所述的防护壳体为圆柱状，防护外壳在与传感器基座相对的一端设有倒角。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型不使用电源，而是采用光作为传感和传输信号，非常有利于在煤矿等矿井下作为本质安全型传感器，不存在现有的供电式传感器因使用电源造成矿井下存在不安全因素的问题。

2、悬臂梁的横截面采用中心对称图形，具体地说是六边及六边以上的正多边形或圆形，对于无法预知方向的震动也可以正常检测，比起现有检测未知方向的震动需要同时安装三个片状悬臂梁震动传感器的检测方法降低了成本。

3、本实用新型不受安装方向的影响。在煤层内或岩层内安装时，只需用钻钻一个数米或十几米深的孔，然后再将传感器放入孔中，无需判断方向，安装非常方便。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2是图1中质量块的放大结构示意图；

图3是图1中悬臂梁和光纤光栅的连接示意图。

图中：1小壳体，2质量块，3悬臂梁，4光纤光栅，5粘结剂，6传感器支架，7基座，8防护外壳，9矿用光缆，10喇叭口。

具体实施方式

如图1所示。一种矿用光纤光栅震动传感器，包括传感器基座7和与基座7相连的防护壳体8，在防护壳体8内部设有一小壳体1，小壳体1和传感器基座7通过传感器支架6相连；一悬臂梁3穿过小壳体1的端面伸入小壳体1内。