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一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置的制作方法

文檔序號(hào):11617902閱讀:329來源:國(guó)知局
一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置的制造方法

本發(fā)明涉及冰川溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域,具體是指對(duì)冰芯鉆孔不同深度溫度進(jìn)行測(cè)量的裝置。



背景技術(shù):

冰川溫度是冰川物理狀態(tài)的一項(xiàng)重要指標(biāo),它反映了冰川發(fā)育的氣候、環(huán)境及運(yùn)動(dòng)條件?,F(xiàn)在的冰川溫度是過去和現(xiàn)在諸多因素相互作用的結(jié)果,冰川溫度隨深度的變化可反映過去冰川表面溫度變化的某些情況。冰芯鉆孔溫度研究已成為冰芯研究的一項(xiàng)常規(guī)內(nèi)容,其對(duì)了解整個(gè)冰川的水熱條件、冰川變化和冰芯記錄的準(zhǔn)確性都有非常重要的意義。冰芯鉆孔是利用冰芯鉆機(jī)從冰川表面垂直向下鉆取冰芯后形成的,其直徑大致在9.2~9.3cm。由于野外時(shí)間緊迫,冰芯鉆孔溫度的測(cè)量一般在冰芯鉆取完成后讓鉆孔溫度平衡1~2天后進(jìn)行,以消除冰芯鉆取過程對(duì)冰溫的擾動(dòng),但是,由于冰川流動(dòng)作用和風(fēng)吹雪的緣故,往往會(huì)造成冰芯鉆孔的封閉,影響冰芯鉆孔溫度的測(cè)量。

目前冰芯鉆孔不同深度溫度主要利用單探頭熱敏電阻溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量時(shí)把單探頭固定在重物上(一般為金屬),以利探頭在鉆孔內(nèi)下墜,然后利用線盤將連接單探頭的導(dǎo)線直接下放到鉆孔內(nèi)一定深度,平衡一端時(shí)間(0.5~1小時(shí))后利用高精度萬用表測(cè)量延伸到冰芯鉆孔外的導(dǎo)線另一端測(cè)量電阻,最后利用校正的電阻-溫度公式,將電阻轉(zhuǎn)換為溫度,獲得冰芯鉆孔不同深度的溫度。但是這種單探頭熱敏電阻溫度計(jì)測(cè)量冰芯鉆孔不同深度溫度有如下缺點(diǎn):

1、單探頭一般固定在重物邊緣,探頭相對(duì)于固定重物,其尺寸很小,因此在探頭下降到冰芯鉆孔一定深度后,在無法直接觀測(cè)探頭位置的情況下,單探頭與冰芯鉆孔內(nèi)壁接觸的可能性較小,導(dǎo)致無法直接測(cè)量冰芯鉆孔一定深度內(nèi)壁的溫度,而只是鉆孔一定深度處空氣的溫度,這樣會(huì)造成冰芯鉆孔溫度測(cè)量的較大誤差,影響冰芯鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2、由于單探頭只是冰芯鉆孔一定深度的單點(diǎn)測(cè)量值,其影響因素(如空氣擾動(dòng)、探頭損害、導(dǎo)線折損、無法接觸鉆孔內(nèi)壁等)較多,具有一定的偶然性,其測(cè)量值可能無法完全代表冰芯鉆孔一定深度冰溫,進(jìn)一步增加了冰芯鉆孔溫度測(cè)量的誤差。

3、探頭的固定重物如金屬的熱導(dǎo)率很高,這勢(shì)必增加探頭與環(huán)境溫度的熱平衡時(shí)間,影響了鉆孔溫度測(cè)量效率,也很可能影響鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

鑒于上述,本發(fā)明的目的在于提供一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置,該裝置設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可減少冰芯鉆孔溫度測(cè)量的誤差,增強(qiáng)冰芯鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性,為冰川溫度研究提供可靠的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:

一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置,由圓柱體、導(dǎo)線引出孔、單探頭包埋孔、單探頭、導(dǎo)線、絞線盤和電阻測(cè)量頭組成。圓柱體上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔,圓柱體外中部輻射狀均勻分布四個(gè)與導(dǎo)線引出孔底部相通的單探頭包埋孔,單探頭包埋孔從圓柱體外緣到導(dǎo)線引出孔底部的導(dǎo)出通道向下傾斜,導(dǎo)線端部分為四根單線,四根單線與單探頭相連,單探頭利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔內(nèi),單探頭露出在圓柱體外,導(dǎo)線利用聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線包埋在導(dǎo)線引出孔內(nèi),然后從導(dǎo)線引出口引出,導(dǎo)線纏繞在絞線盤上,導(dǎo)線上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽,導(dǎo)線在末端分四根單線,四根單線與出露在絞線盤外的單探頭電阻測(cè)量頭相連。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是:

1、本發(fā)明采用四個(gè)包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)并出露在圓柱體外周的熱敏電阻探頭,探頭與探頭之間的直線距離略小于冰芯鉆孔直徑,這樣不但不影響圓柱體在冰芯鉆孔內(nèi)的下降,而且至少可以保證1個(gè)探頭能與冰芯鉆孔內(nèi)壁直接接觸,獲得的測(cè)量值能比較真實(shí)地反映冰芯鉆孔一定深度的實(shí)際冰溫。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),采用同時(shí)獲得的四個(gè)溫度平均值作為冰芯鉆孔一定深度的冰溫值,減少了單探頭單點(diǎn)測(cè)量的偶然性和誤差,可以提高冰芯鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明采用的聚四氟乙烯圓柱體作為探頭的載體,可以保護(hù)包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)的單探頭受外力的破壞。此外,聚四氟乙烯圓柱體具有較大的密度和極小的熱導(dǎo)率,這樣一方面聚四氟乙烯圓柱體作為重物有利于探頭在冰芯鉆孔內(nèi)垂直下降,另一方面也減少了聚四氟乙烯圓柱體對(duì)探頭的影響,減少了探頭與環(huán)境溫度的平衡時(shí)間,提高了工作效率和冰芯鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3、四單探頭和導(dǎo)線都包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi),向下傾斜的單探頭包埋孔可以增加單探頭和導(dǎo)線在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)的穩(wěn)固性,減少因?yàn)閷?dǎo)線在冰芯鉆孔內(nèi)頻繁上下提放的機(jī)械運(yùn)動(dòng)而造成單探頭和導(dǎo)線的松動(dòng)及扯斷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是本發(fā)明圓柱體縱向半剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:

如圖1和圖2所示,一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置,是由聚四氟乙烯制作的圓柱體1、導(dǎo)線引出孔2、單探頭包埋孔3、單探頭4、導(dǎo)線5、絞線盤6和電阻測(cè)量頭7組成。圓柱體1直徑小于冰芯鉆孔直徑,圓柱體1上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔2,圓柱體1外中部輻射狀均勻分布四個(gè)與導(dǎo)線引出孔2底部相通的單探頭包埋孔3,單探頭包埋孔3從圓柱體1外緣到導(dǎo)線引出孔2底部的導(dǎo)出通道向下傾斜,導(dǎo)線端部分為四根單線,四根單線與單探頭4相連,單探頭4利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔3內(nèi),單探頭4露出在圓柱體1外,利用聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線5包埋在導(dǎo)線引出孔2內(nèi),然后從導(dǎo)線引出口2引出,導(dǎo)線5纏繞在絞線盤6上,導(dǎo)線5上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽,導(dǎo)線5在末端分四根單線,四根單線與出露在絞線盤6外的單探頭電阻測(cè)量頭7相連。

野外實(shí)際應(yīng)用時(shí),在冰芯鉆孔正上方放置三角支架和滑輪,圓柱體1放置在地面,四根單探頭導(dǎo)線繞過滑輪。測(cè)量時(shí),首先用手提起四根單探頭導(dǎo)線將圓柱體1從冰芯鉆孔洞口處垂直降入冰芯鉆孔內(nèi),然后用手搖動(dòng)絞線盤6的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,讓圓柱體1在重力的作用下在冰芯鉆孔內(nèi)垂直下降,四根單探頭導(dǎo)線通過滑輪滑動(dòng)。當(dāng)圓柱體1根據(jù)四根單探頭導(dǎo)線上的深度標(biāo)簽下降到一定深度時(shí)停止搖動(dòng)絞線盤6的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,固定住四根單探頭導(dǎo)線,遮蓋冰芯鉆孔洞口,記錄探頭開始平衡時(shí)間。一般從冰芯鉆孔的上部開始向下測(cè)量,深度分辨率根據(jù)研究需要,上部每1~2米設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn),下部每3~5米設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)。每一深度溫度測(cè)量的平衡時(shí)間(0.5~1.5小時(shí))保持一致,到達(dá)平衡時(shí)間后,利用fluke189型高精度萬用表從絞線盤6外部的單探頭電阻測(cè)量頭7上分別測(cè)量每個(gè)單探頭4的電阻值并記錄。完成測(cè)量后,松開固定的導(dǎo)線5,搖動(dòng)絞線盤6的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄,讓圓柱體1繼續(xù)下降到下一個(gè)深度測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。依次測(cè)量冰芯鉆孔不同深度的溫度,最后搖動(dòng)絞線盤6的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄讓圓柱體1從冰芯鉆孔上升至洞口并取出,完成整個(gè)冰芯鉆孔溫度測(cè)量。



技術(shù)特征:

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種冰芯鉆孔溫度測(cè)量裝置,其結(jié)構(gòu)特征是圓柱體上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔,圓柱體外中部分布四個(gè)與導(dǎo)線引出孔底部相通的單探頭包埋孔,單探頭包埋孔從圓柱體外緣到導(dǎo)線引出孔底部的導(dǎo)出通道向下傾斜,導(dǎo)線端部分為四根單線,四根單線與單探頭相連,單探頭利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔內(nèi),單探頭露出在圓柱體外,聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線包埋在導(dǎo)線引出孔內(nèi),然后從導(dǎo)線引出口引出,導(dǎo)線纏繞在絞線盤上,導(dǎo)線上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽,導(dǎo)線在末端分四根單線,四根單線與出露在絞線盤外的單探頭電阻測(cè)量頭相連。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可減少冰芯鉆孔溫度測(cè)量的誤差,增強(qiáng)冰芯鉆孔溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性,為冰川溫度研究提供可靠的數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員:劉亞平;侯書貴;徐建中;王超敏;杜志恒;張王濱
受保護(hù)的技術(shù)使用者:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日:2017.05.26
技術(shù)公布日:2017.08.04
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