基于光纤传感技术的三维地应力传感器

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1、第棽椂卷暋第棽期暋光学精密工程斨旓旍棶棽椂暋斘旓棶棽暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋暋棽棸棻椄年棽月暋暋暋斚旔旚旈斻旙斸旑斾斝旘斿斻旈旙旈旓旑斉旑旂旈旑斿斿旘旈旑旂暋斊斿斺棶棽棸棻椄文章编号暋棻棸棸棿灢椆棽棿斬棬棽棸棻椄棭棸棽灢棸棾棽椀灢棻棻基于光纤传感技术的三维地应力传感器仲志成棳赵暋斌棳林暋君棳刘玉娟灣棬吉林大学仪器科学与电气工程学院棳吉林长春棻棾棸棸棽椂棭摘要椇为了实现对地下岩层空间应力状态及其变化规律的有效监测棳基于光纤光栅传感技术与平面应力状态测量原理棳提出了一种平面应变花与光纤光栅传感技术相结合的监测方

2、法暎通过利用碳纤维层积复合材料对光纤光栅封装做成应变传感单元棳九个应变传感单元分别组成两组直角应变花与一组等角应变花棳三组应变花分别放置于三个圆柱形探头斢棻棳斢棽棳斢棾上棳三个探头以一定的机械结构连接构成地层空间应力的监测的三维地应力传感装置暎对光纤应变传感单元进行温度与应力的标定实验棳在室内对整体传感装置进行了应力加载模拟实验暎实验结果表明椇光纤应变传感单元的应力分辨率为棸棶棸棻椃棽斖斝斸椈应力监测为棸暙椂棸斖斝斸椈探头斢棻最大主应力的监测平均误差为棻椂棶棾棻棩棳探头斢棽最大主应力的监测平均误差为棽棿棶棾椂棩棳

3、斢棾探头的绝对误差为棸棶棸棸椂椄斖斝斸椈实际加载应力与传感器测量的应力空间角度误差平均值为棻棶棽棿曘暎传感器的监测结果与实际加载应力的变化规律相一致棳可满足对地下岩层空间应力状态连续监测的要求暎关暋键暋词椇光纤传感椈光纤光栅椈地下岩层空间应力椈碳纤维层积复合材料椈应变花椈应变传感单元中图分类号椇斣斘棽椀棾暋暋文献标识码椇斄暋暋斾旓旈椇棻棸棶棾椃椄椄棷斚斝斉棶棽棸棻椄棽椂棸棽棶棸棾棽椀斣旇旘斿斿斾旈旐斿旑旙旈旓旑斸旍旈旑灢旙旈旚旛旙旚旘斿旙旙旙斿旑旙旓旘斺斸旙斿斾旓旑旓旔旚旈斻斸旍旀旈斺斿旘旙斿旑旙旈旑旂旚斿斻旇旑

4、旓旍旓旂旟灣斱斎斚斘斍斱旇旈灢斻旇斿旑旂棳斱斎斄斚斅旈旑棳斕斏斘斒旛旑棳斕斏斦斮旛灢旉旛斸旑棬棳棳棻棾棸棸棽椂棳棭灣棳椇棻椂棾棶斄斺旙旚旘斸斻旚椇斏旑旓旘斾斿旘旚旓旘斿斸旍旈旡斿旚旇斿斿旀旀斿斻旚旈旜斿旐旓旑旈旚旓旘旈旑旂旓旀旚旇斿旙旔斸旚旈斸旍旙旚旘斿旙旙旙旚斸旚斿旓旀旚旇斿旛旑斾斿旘旂旘旓旛旑斾旘旓斻旊旀旓旘旐斸旚旈旓旑斸旑斾旈旚旙旜斸旘旈斸旚旈旓旑棶斄旐旓旑旈旚旓旘旈旑旂旐斿旚旇旓斾斻旓旐斺旈旑旈旑旂旔旍斸旑斿旙旚旘斸旈旑斸旑斾旀旈斺斿旘旂旘斸旚旈旑旂旙斿旑旙旈旑旂旚斿斻旇旑旓旍旓旂旟旝斸旙旔旘旓旔旓旙斿斾

5、棳斺斸旙斿斾旓旑旚旇斿旔旘旈旑斻旈旔旍斿旓旀旀旈斺斿旘旂旘斸旚旈旑旂旙斿旑旙旈旑旂斸旑斾旔旍斸旑斿旙旚旘斿旙旙旙旚斸旚斿旐斿斸旙灢旛旘斿旐斿旑旚棶斣旇斿旙旚旘斸旈旑旙斿旑旙旓旘旛旑旈旚旝斸旙斻旓旐旔旓旙斿斾旓旀旚旝旓旙斿旚旙旓旀旙旚旘斸旈旑旙斿旑旙旓旘棳旝旇旈斻旇旝斿旘斿斻旓旐旔旓旙斿斾旓旀旚旝旓旙斿旚旙旓旀旘旈旂旇旚斸旑旂旍斿旙旚旘斸旈旑旀旍旓旝斿旘斸旑斾斸旂旘旓旛旔旓旀斿旕旛旈斸旞斿斾旙旚旘斸旈旑旀旍旓旝斿旘棶斣旇斿旚旇旘斿斿旙斿旚旙旓旀旙旚旘斸旈旑旀旍旓旝斿旘旙旝斿旘斿旔旍斸斻斿斾旈旑旚旇旘斿斿斻旟旍旈旑斾

6、旘旈斻斸旍旙旇斸旔斿旙旘斿旙旔斿斻旚旈旜斿旍旟斺旟旛旙旈旑旂斻斸旘斺旓旑旀旈斺斿旘旍斸旐旈旑斸旚斿斾斻旓旐旔旓旙旈旚斿旐斸旚斿旘旈斸旍棶斚旑旚旇斿旔旘旓斺斿斢棻棳斢棽棳斢棾棳旚旇斿旚旇旘斿斿旔旘旓斺斿旙旝斿旘斿斻旓旑旑斿斻旚斿斾旝旈旚旇斸斻斿旘旚斸旈旑旐斿斻旇斸旑旈斻斸旍旙旚旘旛斻旚旛旘斿旚旓旀旓旘旐旚旇斿旚旇旘斿斿灢斾旈旐斿旑旙旈旓旑斸旍旂斿旓灢旙旚旘斿旙旙旙斿旑旙旓旘旓旀旚旇斿旀旓旘旐斸旚旈旓旑旙旔斸斻斿旙旚旘斿旙旙旐旓旑旈旚旓旘旈旑旂棶斣旇斿斿旞旔斿旘旈灢旐斿旑旚旓旀旚斿旐旔斿旘斸旚旛旘斿斸旑斾旙旚旘斿旙旙

7、旓旀旚旇斿旀旈斺斿旘旙旚旘斸旈旑旙斿旑旙旓旘旝斸旙斻斸旘旘旈斿斾旓旛旚棳斸旑斾旚旇斿旙旚旘斿旙旙旙斿旑旙旈旑旂斿旞旔斿旘灢旈旐斿旑旚旓旀旚旇斿旝旇旓旍斿旙斿旑旙旈旑旂斾斿旜旈斻斿旝斸旙斻斸旘旘旈斿斾旓旛旚旈旑斾旓旓旘旙棶斉旞旔斿旘旈旐斿旑旚斸旍旘斿旙旛旍旚旙旙旇旓旝斿斾旚旇斸旚旚旇斿旙旚旘斿旙旙旘斿旙旓旍旛旚旈旓旑旓旀旚旇斿旀旈斺斿旘旙旚旘斸旈旑旙斿旑旙旓旘旝斸旙棸棶棸棻椃棽斖斝斸椈旙旚旘斿旙旙旐旓旑旈旚旓旘旈旑旂旘斸旑旂斿旓旀棸棴椂棸斖斝斸椈旚旇斿斸旜灢暋暋收稿日期椇棽棸棻椃灢棸椂灢棻椆椈修订日期椇棽棸棻椃灢棸

8、椄灢棻棸棶暋暋基金项目椇国家自然科学基金资助项目棬斘旓棶棿棻椀棸棿棻棾椀棭椈吉林省科技厅发展计划资助项目棬斘旓棶棽棸棻棾棸棽棸椂棸棸椆斍斬棭棾棽椂暋暋暋暋暋光学暋精密工程暋暋暋暋暋第棽椂卷暋斿旘斸旂斿斿旘旘旓旘旓旀旚旇斿旐斸旞旈旐旛旐旔旘旈旑斻旈旔斸旍旙旚旘斿旙旙旓旀旚旇斿旔旘旓斺斿斢棻旝斸旙棻椂棶棾棻棩棳旚旇斿斸旜斿旘斸旂斿斿旘旘旓旘旓旀旚旇斿旐斸旞旈旐旛旐旔旘旈旑斻旈