[发明专利]一种基于光纤光栅测量的一孔多点式应力与位移监测系统

权利要求书

1.一种基于光纤光栅测量的一孔多点式应力与位移监测系统，其特征在于，包括应力计、位移计、数据解调仪、数据采集分析系统和光缆，所述应力计包括承压包体、刚性连接杆、安装插头、油管、压力光栅传感器和尾纤；其中，所述应力计是一孔多点式光纤光栅应力计，具有2个及以上的承压包体，每个承压包体独立连接有油管，油管和压力光栅传感器相连，承压包体之间通过刚性连接杆连接，压力光栅传感器和尾纤相连；其承压部分，由承压包体和油管构成，用于承载来自煤体的变化压力；安装部分由刚性连接杆、安装插头和安装杆构成，刚性连接杆连接承压包体、安装插头设置在最后送入钻孔的承压包体末端，用于连接安装杆，安装杆将承压包体等部件导入钻孔，将应力计的承压部分送入指定的深度；测压部分由光纤光栅传感器和尾纤构成，用于将压力信息转换成光谱信息；所述位移计包括锚爪、钢丝绳、保护套管、保护罩和尾纤，所述保护罩内设置有位移光栅传感器；其中，所述位移计是一孔多点式光纤光栅位移计，具有3个及以上的锚爪，每个锚爪连接有一根钢丝绳，钢丝绳外侧套设有保护管，钢丝绳和保护罩内的位移光栅传感器相连，所述位移光栅传感器和尾纤相连；所述位移计锚固部分，由锚爪和钢丝绳构成，用于使锚头与指定深度的煤体相连；所述位移计保护管用于防止非测量段钢丝绳被孔周煤体干扰，提高测量精度；测量部分由保护罩和尾纤构成，保护罩内设置有位移光栅传感器，用于位移信息转换成光谱信息；

所述数据解调仪包括光栅调节模块、光电转化模块和光栅传感器接口；所述数据采集分析系统包括数据采集模块和数据分析模块；所述应力计和位移计安装在巷道的帮部煤体钻孔中，通过所述光缆与数据解调仪连接；所述数据解调仪将光谱信息转换成波长信息，数据解调仪通过光纤环网将数据传输至数据采集分析系统，所述数据采集分析系统对监测的应力和位移数据进行分析处理；

述数据解调仪固定设置在掘进巷道内，所述数据采集分析系统设置在地面数据中心，地面数据中心显示应力和位移监测数据并进行预警；

所述数据解调仪的光栅传感器接口连接应力计和位移计上的尾纤，接收尾纤传输的光谱信息，光栅调节模块和光电转化模块将光谱信息转换成光栅的中心波长数据，并进行存储；所述数据解调仪与所述光纤环网进行光纤熔接；利用所述地面数据中心的一孔多点式光纤光栅应力与位移分析软件，对采集数据进行显示、分析，结合矿井预警指标，实现巷道冲击地压的动态预测预警。