專利名稱：一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是巖土體地下水流動(dòng)方向以及地下水流動(dòng)速度的探測(cè)裝置，屬 于水文地質(zhì)參數(shù)探測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在技術(shù)中，常用的地下水流速流向探測(cè)方法是鉆孔內(nèi)的單孔示蹤試驗(yàn)，是一種 基于單孔稀釋理論的流速流向探測(cè)方法，在目前地下水流速流向探測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用， 但是在探測(cè)過(guò)程中，需要探頭位于鉆孔中央才能準(zhǔn)確測(cè)量到流速與流向，而由于探頭尺寸 與鉆孔大小有著一定的差距，一般在測(cè)量過(guò)程中都會(huì)出現(xiàn)偏心的情況，從而導(dǎo)致測(cè)量失真； 并且，為了保障測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，單孔示蹤法一般使用放射性同位素作為示蹤劑，放射性 同位素的使用會(huì)對(duì)環(huán)境以及試驗(yàn)人員的健康產(chǎn)生危害。在現(xiàn)有的探測(cè)裝置中，裝置的探頭 一般較大，以放置所需要的模塊，由于探頭的作用，地下水會(huì)因探頭的存在而受到干擾，因 此使探測(cè)到的結(jié)果產(chǎn)生誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探 測(cè)裝置。其通過(guò)給線狀熱源施加電壓使其發(fā)熱，在熱源周圍設(shè)置溫度探頭，地下水的流動(dòng)會(huì) 帶走熱源發(fā)出的熱量，因此，熱源下游的溫度探頭首先探測(cè)到溫度的變化，而且探測(cè)的溫度 值也最高；熱源上游的溫度探頭最后探測(cè)到溫度的變化，而且探測(cè)到的溫度值也最低。通 過(guò)各探頭探測(cè)到的溫度隨時(shí)間的變化，判斷出地下水的流動(dòng)方向以及地下水的流速大小。 該裝置包括一個(gè)探測(cè)探頭，探頭一端的中心位置設(shè)置一根阻值為20歐姆的長(zhǎng)直電阻絲，電 阻絲兩端與25伏穩(wěn)壓直流電源相連接；以電阻絲為中心，在周圍半徑為2. 5厘米的圓周上 等間距設(shè)置8個(gè)高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線與多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微型計(jì)算機(jī)相連；微型計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)的采集頻率和采集模 式；利用微型計(jì)算機(jī)控制電阻絲的供電電源開關(guān)。當(dāng)電源開啟后，每隔一定的時(shí)間，控制多 路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)探測(cè)一次每個(gè)溫度傳感器的溫度值，同時(shí)將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至微型 計(jì)算機(jī)，并利用控制軟件自動(dòng)保存數(shù)據(jù)。根據(jù)以上的技術(shù)方案，可知本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置具有下述有益效果該裝置通過(guò)給電阻施加穩(wěn)定電壓的方法使電阻絲發(fā)熱，可以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型中對(duì) 熱源產(chǎn)生的要求；電阻絲周圍的傳感器可以準(zhǔn)確的探測(cè)到當(dāng)熱源開始發(fā)熱后，溫度隨時(shí)間 的變化情況；利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并利用微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取、自 動(dòng)傳輸與自動(dòng)存儲(chǔ)。在節(jié)約了勞動(dòng)力的同時(shí)，保證了數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)分析的精確度，有效 地避免了人工操作過(guò)程中所產(chǎn)生的人為誤差。該裝置使用的溫度傳感器直徑僅3mm，基本不 會(huì)對(duì)地下水游動(dòng)產(chǎn)生擾動(dòng)，使測(cè)量得到的數(shù)據(jù)更加接近真實(shí)值。
圖1是本實(shí)用新型的理論原理圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型所述裝置得到的地下水流向判斷圖；圖4是本實(shí)用新型所述裝置得到的地下水流速判斷圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖，詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。如圖1所示，本實(shí)用新型的理論原理圖，根據(jù)地下水流動(dòng)的對(duì)流傳熱理論，當(dāng)熱源 發(fā)熱以后，地下水帶走熱量，因此在同一圓周上，熱源下游的溫度高于熱源下游的溫度，通 過(guò)各溫度探頭探測(cè)到的溫度高低可以判斷出地下水的流動(dòng)方向；由于地下水流動(dòng)的方向 性，同一圓周上，熱源下游溫度探頭探測(cè)到的溫度變化比熱源上游早，探測(cè)到溫度變化的時(shí) 間差與地下水的流動(dòng)速度有關(guān)，可以確定出地下水流動(dòng)速度的大小。如圖2所示本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，其原理是探頭一端的中心位置設(shè)置一根阻 值為20歐姆的長(zhǎng)直電阻絲，電阻絲兩端與25伏穩(wěn)壓直流電源相連接；以電阻絲為中心，在 周圍半徑為2. 5厘米的圓周上等間距設(shè)置8個(gè)高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線 與多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微型計(jì)算機(jī)相連；利用微型計(jì) 算機(jī)控制電阻絲的供電電源開關(guān)。當(dāng)電源開啟后，每隔一定的時(shí)間，控制多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 探測(cè)一次每個(gè)溫度傳感器的溫度值，同時(shí)將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸至微型計(jì)算機(jī)，并利用 控制軟件自動(dòng)保存數(shù)據(jù)。圖3是運(yùn)用本實(shí)用新型探測(cè)裝置獲得的地下水流向判斷原理圖。其工作過(guò)程是， 通過(guò)微型計(jì)算機(jī)控制電源置開啟狀態(tài)，電阻絲開始發(fā)熱，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)利用8個(gè)溫度傳感器進(jìn)行溫度值的探測(cè)，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后，利用同一時(shí)刻測(cè)量到的 溫度值，以溫度值大小為矢量的大小，以熱源到各傳感器的方向?yàn)槭噶糠较?，得?個(gè)溫度 矢量，將矢量利用平行四邊形定則進(jìn)行疊加，即得到地下水的流動(dòng)方向。圖4是運(yùn)用本實(shí)用新型探測(cè)裝置獲得的地下水流速判斷原理圖。其工作過(guò)程是， 通過(guò)微型計(jì)算機(jī)控制電源置開啟狀態(tài)，電阻絲開始發(fā)熱，同時(shí)微型計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)利用8個(gè)溫度傳感器進(jìn)行溫度值的探測(cè)，每隔一段的時(shí)間記錄下每個(gè)傳感器測(cè)量到的溫 度值，得到各傳感器處溫度隨時(shí)間的變化曲線，利用最先開始變化的溫度曲線以及最后開 始變化的溫度曲線計(jì)算地下水的流動(dòng)速度。
權(quán)利要求一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探測(cè)裝置，其特征是包括一個(gè)探測(cè)探頭，探測(cè)探頭內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與微型計(jì)算機(jī)相連，微型計(jì)算機(jī)控制數(shù)據(jù)的采集頻率和采集模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其特征在于，探測(cè)探頭一端的中心位置設(shè)置一根 阻值為20歐姆的長(zhǎng)直電阻絲，電阻絲兩端與25伏穩(wěn)壓直流電源相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其特征在于，以電阻絲為中心，在周圍半徑為2.5 厘米的圓周上等間距設(shè)置8個(gè)高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線與多路數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)裝置，其特征在于，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微 型計(jì)算機(jī)相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種以溫度為示蹤劑的地下水流速流向探測(cè)裝置，包括一個(gè)探測(cè)探頭，探頭一端的中心位置設(shè)置一根阻值為20歐姆的長(zhǎng)直電阻絲，電阻絲兩端與25伏穩(wěn)壓直流電源相連接；以電阻絲為中心，在周圍半徑為2.5厘米的圓周上等間距設(shè)置8個(gè)高精度溫度傳感器，溫度傳感器通過(guò)信號(hào)線與多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線與微型計(jì)算機(jī)相連；通過(guò)分析同一時(shí)刻各傳感器測(cè)得的溫度大小判斷地下水的流動(dòng)方向；通過(guò)分析各傳感器探測(cè)到的溫度值隨時(shí)間的變化曲線計(jì)算地下水的流動(dòng)速度。
文檔編號(hào)G01P5/10GK201716325SQ20102010588
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者梁越, 王宇銘, 陳亮, 陳建生 申請(qǐng)人:河海大學(xué)