[实用新型]一种适用于煤岩样内埋式光纤光栅应变传感器的封装结构

说明书

本实用新型属于煤岩样内微损伤变形监测技术领域，尤其是一种适用于煤岩样内埋式光纤光栅应变传感器的封装结构，包括光纤光栅应变传感器和封装结构，光纤光栅应变传感器包括裸光纤光栅、光纤、碳纤维棒、热缩管，裸光纤光栅固定于碳纤维棒表面，碳纤维棒固定于热缩管内，裸光纤光栅两端分别连接一根光纤；封装结构包括垫片和煤岩试样，煤岩试样的中心开设有钻孔，光纤光栅应变传感器插置于钻孔中，垫片的下表面开设有凹槽，光纤于凹槽置于封装结构外连接至解调仪。本实用新型能够实现在对煤岩样仅造成微损伤的情况下可实时连续监测煤岩样内部多向变形，提高监测结果的准确性和可靠性。

技术领域

本实用新型属于煤岩样内微损伤变形监测技术领域，尤其是一种适用于煤岩样内埋式光纤光栅应变传感器的封装结构。

背景技术

在巷道掘进过程中，围岩的内部结构受到更大的压力，而表面结构受到更小的压力，且岩石材料存在非均质性，内部和表面结构存在不同程度的变形损伤。当表面围岩强度小于内部围岩，且已形成较多裂隙时，围岩内部的裂纹扩展可能延伸至巷道表面，从而致使巷道破坏和坍塌。而应变是所有因素的综合反映，应力、位移和变形都可以通过应变计算，且由于其直观性和敏感性而被广泛应用。因此研究并分析围岩内部应变变化具有重要意义。

现有的成熟的可内置的光纤光栅传感器大部分是只适用于现场的大尺寸传感器，可用于小试样的微小型传感器需要找厂家定制，只能单次使用且价格高昂，因此只能使用裸光纤光栅。裸光纤光栅是玻璃纤维材料，具有很强的脆性，需要保证埋入的光纤光栅传感器能够与试样协同变形，不易被破坏，且所有光纤光栅传感器与试样之间存在相同的应变传递系数，是现亟需适用于煤岩样的内埋式光纤光栅应变传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中内埋式光纤在测量受载煤岩样时易被损坏的问题，而提出了一种适用于煤岩样内埋式光纤光栅应变传感器的封装结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种适用于煤岩样内埋式光纤光栅应变传感器的封装结构，包括光纤光栅应变传感器和封装结构，光纤光栅应变传感器位于封装结构；

光纤光栅应变传感器包括裸光纤光栅、光纤、碳纤维棒、热缩管，所述裸光纤光栅固定于碳纤维棒表面，碳纤维棒固定于热缩管内，所述裸光纤光栅两端分别连接一根光纤，光纤延伸至热缩管外；

封装结构包括垫片和煤岩试样，所述垫片盖合于煤岩试样上部，煤岩试样的中心在纵向开设有钻孔，所述光纤光栅应变传感器插置于钻孔中，所述垫片的下表面开设有凹槽，凹槽覆盖于钻孔位置，所述光纤于凹槽置于封装结构外连接至解调仪。

作为更进一步的优选方案，热缩管的长度大于碳纤维棒的长度，热缩管的内侧涂敷速干胶水。

作为更进一步的优选方案，碳纤维棒的长度与钻孔的深度相同。

作为更进一步的优选方案，碳纤维棒的直径为1mm、长度为50mm。

作为更进一步的优选方案，热缩管的参数为热缩比为3：1、内径1mm、壁厚0.4mm、长度55mm。

作为更进一步的优选方案，钻孔内填充有满环氧树脂。

有益效果

本实用新型可对光纤光栅传感器进行全包围防护，使光纤光栅传感器的状态保持稳定，并能够实现对煤岩样进行内埋式应变监测，提高监测结果的准确性和可靠性；封装结构的结构简单、安装方便，能较好地适应工程安装要求。

附图说明

图1为本实用新型提出的光纤光栅应变传感器结构示意图；

图2为光纤光栅应变传感器的热封状态图；

图3为本实用新型提出的垫片结构示意图；

图4为本实用新型提出的封装结构图；