[發明專利]凍土垂直溫度梯度檢測傳感器

有效

• 申請號: 201410672291.9
• 申請日: 2014-11-22
• 公開（公告）號: CN104359592A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 左廣宇;張彥濤;韓煜
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山西省電力公司陽泉供電公司
• 主分類號: G01K13/10
• 分類號: G01K13/10
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發明涉及溫度傳感器，具體為凍土垂直溫度梯度檢測傳感器。

背景技術

近些年來，凍土地區人類活動愈發頻繁，準確掌握凍土活動層以及多年凍土形成規律是解決凍土地區實際工程問題的基礎，也是生態環境建設和國民經濟持續穩定發展的要求。凍土的凍脹、融沉以及凍拔作用等對鐵路、電力工程施工和安全運營等構成了嚴重威脅。但有關經驗和研究相對匱乏。

氣候是凍土存在和發展的決定性因素之一，影響凍土分布的主要氣候因子就是地表溫度。由于多年凍土層內不同深度上的溫度、熱流、溫度梯度隨時間的不同，影響深度也不同，研究凍土溫度狀況問題，

溫度梯度是十分重要的邊界條件。

然而，凍土溫度梯度的檢測數據十分匱乏。在過去幾十年凍土的研究工作中，最多、最普遍的溫度監測方法是氣象臺站的人工觀測，但是氣象站點位置偏僻，站點稀少，分布不夠均勻，而且人工檢測凍土的溫度梯度基本無法實現，一套檢測設備只能檢測一個PT100?熱電阻，若檢測溫度梯度數據，則與之相對應的需要安裝數量若干的檢測儀器，造成檢測設備的高投入、低效率。

目前，溫度梯度數據的檢測尚無成熟的方法，現有方法效率低、成本高、不利于廣泛應用。

發明內容

本發明解決目前溫度梯度數據的檢測尚無成熟的方法，現有方法效率低、成本高、不利于廣泛應用的問題，提供一種凍土垂直溫度梯度檢測傳感器。實現溫度梯度檢測，以大幅度提高凍土溫度梯度和地表空氣溫度梯度檢測的效率，實現多點溫度監測。

本發明是采用如下技術方案實現的：凍土垂直溫度梯度檢測傳感器，包括殼體，殼體內有長方形的溫度傳感器固定板，溫度傳感器固定板內嵌有沿長度方向的四根輸出總線和若干組沿溫度傳感器固定板長度方向均布且與輸出總線連接的溫度傳感器導線組，溫度傳感器導線組由四根導線構成，溫度傳感器導線組的四根導線一一對應地分別與四根輸出總線連接，四根輸出總線引出殼體；每個溫度傳感器導線組對應一個溫度傳感器安裝底座，溫度傳感器安裝底座的一側端面上開有螺孔，螺孔內插固有四根銅柱且四根銅柱從另一側端面穿出；溫度傳感器安裝底座另一側端面（四根銅柱穿出的端面）嵌入溫度傳感器固定板使四根銅柱一一對應地分別與溫度傳感器導線組中的四根導線接觸連接；每個溫度傳感器安裝底座上安裝有一個PT100溫度傳感器總成，PT100溫度傳感器總成由溫度傳感器安裝套管和PT100溫度傳感器構成，溫度傳感器安裝套管一端套于PT100溫度傳感器的一端、另一端設有與溫度傳感器安裝底座上的螺孔配合的外螺紋，溫度傳感器安裝套管的外螺紋擰入溫度傳感器安裝底座上的螺孔，使螺孔內的四根銅柱與PT100溫度傳感器上的四個對應端子接觸連接，PT100溫度傳感器的另一端穿過殼體而位于殼體外；殼體內部由環氧樹脂絕緣材料澆鑄形成環氧樹脂填充層。使用時，將該傳感器的一半埋入地下、另一半在地上（空氣中）或者將傳感器全部埋入地下，引出殼體外的四根輸出總線（正極、負極與檢測線端），分別用于Pt100溫度傳感器二線制、三線制以及四線制檢測，從而分別獲得各PT100溫度傳感器采集的溫度信號，實現溫度梯度的檢測。

本發明是針對寒冷地區的凍土區情況以及實際工程現場應用的難點而設計的一種檢測凍土垂直溫度梯度和地表空氣溫度梯度的傳感器，通過對多個PT100溫度傳感器的一體化集成設計，實現溫度梯度檢測，其結構設計新穎、獨特、合理、簡單，適合廣泛應用。采用高精度Pt100溫度傳感器，適用于Pt100不同接法，適合在凍土區進行大范圍、多點、連續檢測。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖中：1－殼體，2－溫度傳感器固定板，3－輸出總線，4－導線，5－溫度傳感器安裝底座，6－溫度傳感器安裝套管，7－PT100溫度傳感器，8－填充層，9－固定底座，10－固定支架，11－支撐骨架，12－安裝支架。

具體實施方式

凍土垂直溫度梯度檢測傳感器，包括殼體1，殼體內有長方形的溫度傳感器固定板2，溫度傳感器固定板2內嵌有沿長度方向的四根輸出總線3和若干組沿溫度傳感器固定板長度方向均布且與輸出總線連接的溫度傳感器導線組，溫度傳感器導線組由四根導線4構成，溫度傳感器導線組的四根導線一一對應地分別與四根輸出總線3連接，四根輸出總線引出殼體1；每個溫度傳感器導線組對應一個溫度傳感器安裝底座5，溫度傳感器安裝底座5的一側端面上開有螺孔，螺孔內插固有四根銅柱且四根銅柱從另一側端面穿出；溫度傳感器安裝底座5另一側端面（四根銅柱穿出的端面）嵌入溫度傳感器固定板2使四根銅柱一一對應地分別與溫度傳感器導線組中的四根導線接觸連接；每個溫度傳感器安裝底座5上安裝有一個PT100溫度傳感器總成，PT100溫度傳感器總成由溫度傳感器安裝套管6和PT100溫度傳感器7構成，溫度傳感器安裝套管6一端套于PT100溫度傳感器7的一端、另一端設有與溫度傳感器安裝底座上的螺孔配合的外螺紋，溫度傳感器安裝套管6的外螺紋擰入溫度傳感器安裝底座5上的螺孔，使螺孔內的四根銅柱與PT100溫度傳感器7上的四個對應端子接觸連接，PT100溫度傳感器7的另一端穿過殼體1而位于殼體外；殼體內部由環氧樹脂絕緣材料澆鑄形成環氧樹脂填充層8。具體實施時，殼體的底部還設置有固定底座9，固定底座9上設置有固定支架10，溫度傳感器固定板2的一端固定于固定支架10上，這樣，溫度傳感器固定板2在殼體內有更好的支撐固定結構。殼體1為方形柱式，由高聚合聚氯乙烯樹脂和嵌入其內的鋼支撐骨架11構成，這種結構的殼體具有良好的絕緣性和防水性；殼體1一側的中部還設置有安裝支架12，用螺栓將安裝支架12固定于地面上，可很好地實現整個傳感器的定位。所述的PT100溫度傳感器為32個。溫度傳感器固定板2由酚醛棉紙板制成。四根輸出總線3從殼體1的頂部引出。