基于光纤光栅传感器的应力监测装置的制作方法

1.本发明涉及矿洞安全生产技术领域，具体为基于光纤光栅传感器的应力监测装置。


背景技术：

2.煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代，煤的含碳量一般为46～97％，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽，根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类，而对煤矿进行开采时需要开挖矿洞。
3.由于矿洞处于地下，所以充满了不稳定性，存在坍塌的危险，其在矿洞内部都设有应力监测装置以监测其各个部位的具体情况，但是目前的监测装置存在以下问题，发生应力情况时，其容易使传感器受挤压而损坏，同时单个传感器监测存在监测不精准，容易出现发出错误信号的情况，因此，针对上述问题提出基于光纤光栅传感器的应力监测装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供基于光纤光栅传感器的应力监测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于光纤光栅传感器的应力监测装置，包括顶板支架和防护框，所述顶板支架下方设有防护框，所述防护框内部固定连接有应力监测装置，所述应力监测装置外侧与防护框固定连接，所述应力监测装置下端面固定连接有防护箱，所述防护箱内部设有测量机构，所述防护箱前侧通过铰链连接有转动门，所述防护箱左侧的防护框内部固定连接有报警灯，所述防护框下方两侧设有调节组件，所述防护框下方设有连接体。
6.作为本发明的进一步方案：所述应力监测装置包括滑动框和滑动轴，所述滑动框内部设有滑动轴，所述滑动轴上端面固定连接有应力杆，所述滑动轴下端面固定连接有滑动杆，所述滑动杆外侧设有伸缩弹簧，所述伸缩弹簧一端与滑动轴固定连接，所述伸缩弹簧另一端固定连接有限位环，所述滑动框下端面与防护箱固定连接。
7.作为本发明的进一步方案：所述滑动杆外侧与限位环滑动连接，所述限位环外侧与滑动框固定连接；所述滑动杆两侧均设有滑槽，且滑动杆通过滑槽滑动连接有导向杆，所述导向杆另一侧与滑动框固定连接；所述应力杆外侧与滑动框滑动连接。
8.作为本发明的进一步方案：所述测量机构包括连接板和光纤光栅传感器，所述连
接板外侧与防护箱固定连接，所述连接板前侧均设有光纤光栅传感器，所述光纤光栅传感器四周设有固定块，所述固定块外侧与连接板固定连接，所述固定块内部均固定连接有转轴，所述转轴外侧均转动连接有限位板。
9.作为本发明的进一步方案：所述光纤光栅传感器下端面固定连接有连接线，所述连接线另一端设置在连接头内部，所述连接头外侧滑动连接有限位架，所述限位架外侧与连接板固定连接，所述连接头下端面均固定连接有分离板，所述分离板外侧与连接板呈上下滑动连接。
10.作为本发明的进一步方案：所述限位架和分离板之间设有呈两侧分布的支撑弹簧，所述支撑弹簧一端与限位架固定连接，所述支撑弹簧另一端与分离板固定连接。
11.作为本发明的进一步方案：所述调节组件包括调节块和螺纹筒，所述调节块内部均固定连接有螺纹筒，所述螺纹筒内部均螺旋连接有螺纹轴，所述螺纹轴另一端均固定连接有把手，所述螺纹轴外侧与防护箱螺旋连接，所述调节块上方设有固定螺钉，所述固定螺钉外侧与调节块和连接体螺旋连接。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中，通过设置的滑动框、滑动轴、应力杆、滑动杆、伸缩弹簧和限位环，当顶板支架发生形变，其可以挤压应力杆进而可以使滑动杆与测量机构接触，从而可以提醒工作人员，设置的伸缩弹簧可以具有减震缓冲作用，避免直接作用于设备而发生损坏情况，而导向杆的设置可以对其滑动杆起到限位目的，避免其过度作用于传感器上，具有一定的保护作用，多个设置的监测装置可以多个地方进行测量，保证测量更加精准；2、本发明中，通过设置的连接板、光纤光栅传感器、固定块、转轴、限位板和连接线，通过多个设置的限位板可以对光纤光栅传感器进行限位，同时也方便光纤光栅传感器取出，进行维修更换工作，而拆卸时，直接将分离板向下滑动，此时可以带动连接头与连接线分离，此时可以进行分离拆卸工作，十分方便；3、本发明中，通过设置的调节块、螺纹筒、螺纹轴、把手和固定螺钉，通过转动把手可以使调节块位置发生调节，此时可以根据应力杆与顶板支架的距离进行调节，保证设备准确安装，保证设备正常使用，扩大使用范围，具有很好的实用价值。
附图说明
13.图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明应力监测装置结构示意图；图3为本发明测量机构结构示意图；图4为本发明防护箱结构示意图。
14.图中：1
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顶板支架、2
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防护框、3
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应力监测装置、301
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滑动框、302
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滑动轴、303
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应力杆、304
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滑动杆、305
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伸缩弹簧、306
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限位环、307
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导向杆、4
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防护箱、5
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测量机构、501
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连接板、502
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光纤光栅传感器、503
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固定块、504
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转轴、505
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限位板、506
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连接线、507
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连接头、508
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限位架、509
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支撑弹簧、510
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分离板、6
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报警灯、7
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调节块、8
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螺纹筒、9
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螺纹轴、10
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把手、11
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固定螺钉、12
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连接体、13
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转动门。
具体实施方式
15.实施例1：请参阅图1、图2、图3和图4，本发明提供一种技术方案：基于光纤光栅传感器的应力监测装置，包括顶板支架1和防护框2，顶板支架1下方设有防护框2，防护框2内部固定连接有应力监测装置3，应力监测装置3包括滑动框301和滑动轴302，滑动框301内部设有滑动轴302，滑动轴302上端面固定连接有应力杆303，滑动轴302下端面固定连接有滑动杆304，滑动杆304外侧设有伸缩弹簧305，伸缩弹簧305一端与滑动轴302固定连接，伸缩弹簧305另一端固定连接有限位环306，滑动框301下端面与防护箱4固定连接，伸缩弹簧305可以支撑应力杆303，使其可以稳定与顶板支架1接触，滑动杆304外侧与限位环306滑动连接，限位环306外侧与滑动框301固定连接；滑动杆304两侧均设有滑槽，且滑动杆304通过滑槽滑动连接有导向杆307，导向杆307的设置避免滑动杆304过度滑动，具有一定的保护作用，导向杆307另一侧与滑动框301固定连接；应力杆303外侧与滑动框301滑动连接，应力监测装置3外侧与防护框2固定连接，应力监测装置3下端面固定连接有防护箱4，防护箱4内部设有测量机构5，测量机构5包括连接板501和光纤光栅传感器502，连接板501外侧与防护箱4固定连接，连接板501前侧均设有光纤光栅传感器502，光纤光栅传感器502四周设有固定块503，固定块503外侧与连接板501固定连接，固定块503内部均固定连接有转轴504，转轴504外侧均转动连接有限位板505，固定块503、转轴504和限位板505的配合使用，可以对光纤光栅传感器502进行固定，避免其晃动，保证其正常使用，同时在不使用时，方便拆卸工作，光纤光栅传感器502下端面固定连接有连接线506，连接线506另一端设置在连接头507内部，连接头507外侧滑动连接有限位架508，限位架508保证连接头507稳定上下滑动，避免其发生倾斜，限位架508外侧与连接板501固定连接，连接头507下端面均固定连接有分离板510，分离板510外侧与连接板501呈上下滑动连接，限位架508和分离板510之间设有呈两侧分布的支撑弹簧509，支撑弹簧509一端与限位架508固定连接，支撑弹簧509另一端与分离板510固定连接，支撑弹簧509可以使分离板510带动连接头507向上移动，保证连接头507与连接线506紧密连接，保证光纤光栅传感器502正常使用，防护箱4前侧通过铰链连接有转动门13，防护箱4左侧的防护框2内部固定连接有报警灯6，防护框2下方两侧设有调节组件，防护框2下方设有连接体12，调节组件包括调节块7和螺纹筒8，调节块7内部均固定连接有螺纹筒8，螺纹筒8内部均螺旋连接有螺纹轴9，螺纹轴9另一端均固定连接有把手10，螺纹轴9外侧与防护箱4螺旋连接，调节块7上方设有固定螺钉11，固定螺钉11外侧与调节块7和连接体12螺旋连接，通过固定螺钉11可以实现固定本装置的目的，而调节块7可以控制间距，保证其方便安装。
16.工作流程：使用时接通电源，通过使应力杆303与顶板支架1紧密接触，此时通过转动把手10使其带动螺纹轴9转动，螺纹轴9带动螺纹筒8向下移动，此时螺纹筒8带动调节块7与下方的连接体12紧密接触，然后通过固定螺钉11对其进行固定作用，此时当顶板支架1受矿体压力而发生形变时，此时挤压应力杆303，应力杆303带动滑动轴302滑动，滑动轴302带动滑动杆304移动，此时滑动杆304与光纤光栅传感器502接触，此时发出信号给报警灯6，此时报警灯6亮起，从而达到提醒作用，多个设置的应力监测装置3可以检测多个地方，保证数据准确，避免出现误操作情况，设置的伸缩弹簧305可以支撑滑动轴302向上移动，限位环306起到支撑伸缩弹簧305的作用，而设置的导向杆307保证滑动杆304稳定滑动的同时可以
避免滑动杆304过度滑动，避免其过度滑动而对传感器造成损伤，具有保护作用。
17.实施例2：实施例2中，与实施例1相同的部分不再赘述，不同之处是当光纤光栅传感器502需要更换或者维修时，此时通过将四周的限位板505转动，在转轴504的作用下，其转动至一侧，此时通过打开转动门13，然后向下拉动分离板510，分离板510带动连接头507向下移动，进而使连接头507与连接线506分离，此时可以将光纤光栅传感器502取出，然后进行更换维修工作，而设置的支撑弹簧509可以带动分离板510向上移动，进而带动连接头507向上移动，使其与连接线506紧密接触，保证传感器正常使用，而限位架508的设置保证连接头508稳定滑动。
18.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。