[發(fā)明專利]基于壓力傳感器的凍土深度測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810014074.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN107917690A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐心亮;郄巖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/18
• 分類號(hào): G01B21/18
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司13100
• 代理人: 甄伊寧,王忠瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及凍土深度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于壓力傳感器的凍土深度測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

在凍土區(qū)組織生產(chǎn)建設(shè)，經(jīng)常需要進(jìn)行凍土深度測(cè)量。在氣候環(huán)境變化研究和凍土氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)等領(lǐng)域，凍土深度測(cè)量也是不可或缺的。

現(xiàn)有的凍土觀測(cè)技術(shù)是在每日8時(shí)人工進(jìn)行，觀測(cè)時(shí)一手把凍土器的鐵蓋連同內(nèi)管提起，用另一只手摸測(cè)內(nèi)管冰柱所在位置，從壁管刻度線上讀出冰柱上下兩端的相應(yīng)刻度數(shù)并記錄。這種方式不僅操作復(fù)雜，耗費(fèi)大量人力物力，同時(shí)人工觀測(cè)的主觀影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于壓力傳感器的凍土深度測(cè)量裝置，其屬于一種氣象傳感器，此設(shè)備安裝在觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)有覆蓋物的地段，當(dāng)?shù)乇頊囟冉档?℃或0℃以下，土壤結(jié)冰時(shí)觀測(cè)，獲得凍土深度信息，在凍土器的外管中的內(nèi)管的內(nèi)側(cè)安裝一列壓力傳感器，其通過判斷壓力傳感器輸出電阻值的變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)凍土深度，檢測(cè)便捷，無(wú)需每日去觀測(cè)場(chǎng)操作，測(cè)量效率和準(zhǔn)確度高。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其包括凍土器的外管、內(nèi)管、壓力傳感器和控制器，所述內(nèi)管位于外管中，內(nèi)管的底端封閉，所述壓力傳感器設(shè)置在內(nèi)管上，所述壓力傳感器與控制器單向通信連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述壓力傳感器為呈一列分布的壓力傳感器探頭陣列。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述壓力傳感器探頭陣列包括324個(gè)壓力傳感器探頭，每一個(gè)壓力傳感器探頭與控制器單向通信連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：其還包括放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述壓力傳感器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和控制器依次連接。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述壓力傳感器設(shè)置在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：在所述內(nèi)管上設(shè)置有內(nèi)管刻度尺。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述內(nèi)管為橡皮管。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：在所述外管上設(shè)置有外管刻度尺。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述外管為硬橡膠管。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：其還包括計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)，所述控制器通過互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：

第一，內(nèi)管位于外管中，壓力傳感器設(shè)置在內(nèi)管上，壓力傳感器與控制器單向通信連接，凍土器的內(nèi)管中的水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，對(duì)內(nèi)管的內(nèi)壁壓力會(huì)發(fā)生變化，對(duì)壓力傳感器的壓力改變，從而壓力傳感器輸出電阻發(fā)生變化，通過判斷壓力傳感器輸出電阻值的變化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)凍土深度，檢測(cè)便捷，無(wú)需每日去觀測(cè)場(chǎng)操作，測(cè)量效率和準(zhǔn)確度高。

第二，壓力傳感器為呈一列分布的壓力傳感器探頭陣列，就像測(cè)量標(biāo)尺一樣，在深度方向上可以有效測(cè)量?jī)鐾辽疃取?/p>

第三，壓力傳感器探頭陣列包括324個(gè)壓力傳感器探頭，可以在深度方向上連續(xù)獲得324個(gè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確測(cè)量?jī)鐾辽疃取?/p>

第四，壓力傳感器、放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和控制器依次連接，放大器將壓力傳感器探頭的微量電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路可讀取的0～5V的電壓信號(hào)，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將0～5V的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制器可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。

第五，壓力傳感器設(shè)置在內(nèi)管的內(nèi)側(cè)，可以更好的檢測(cè)到內(nèi)管壁壓力變化。

第六，內(nèi)管上設(shè)置有內(nèi)管刻度尺，外管上設(shè)置有外管刻度尺，安裝時(shí)外管和內(nèi)管的0cm線刻度應(yīng)平齊，并與地表在同一水平面上，安裝簡(jiǎn)單，校準(zhǔn)精度高，該步校準(zhǔn)工作是為了準(zhǔn)確測(cè)量?jī)鐾辽疃取?/p>

第七，內(nèi)管為底端封閉的橡皮管，外管為硬橡膠管，便于在內(nèi)管中灌注當(dāng)?shù)刈詠?lái)水并防止內(nèi)管和外管漲裂。

第八，控制器通過互聯(lián)網(wǎng)與計(jì)算機(jī)連接，方便實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)上分析從壓力傳感器發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，從而判斷凍土位置。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理框圖；

圖3是本發(fā)明中壓力傳感器的數(shù)據(jù)掃描傳輸原理圖；

圖4是本發(fā)明中壓力傳感器的內(nèi)部連線圖。

其中：1外管、2內(nèi)管、3壓力傳感器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。