欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2023104162019
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种地下水流速流向测量装置,其特征在于,包括:

封装壳体,所述封装壳体中包括控制系统;

中心加热管,所述中心加热管包括第一端和第二端;所述第一端位于所述封装壳体中;

所述第二端延伸至所述封装壳体之外,用于加热地下水;

热源温感探头,包括第一热源温感探头和第二热源温感探头;所述第一热源温感探头设置于所述中心加热管上且靠近所述中心加热管的第二端,用于获取所述中心加热管的第一表面温度;所述第一表面温度用于计算地下水的流速;所述第二热源温感探头设置于所述中心加热管上且靠近所述中心加热管的第一端,用于获取所述中心加热管的第二表面温度;所述第二表面温度用于计算地下水的热导率;

导热阻隔套,环绕在所述中心加热管的外周,并将所述第二热源温感探头环绕在内;所述导热阻隔套用于阻隔第二热源温感探头所在位置周围的地下水流动;

多个温度探杆,所述多个温度探杆位于所述封装壳体上;所述多个温度探杆环绕所述中心加热管均匀分布;每个所述温度探杆的远离所述封装壳体的一端设有温感探头,用于获取所述中心加热管周围的地下水温度;

所述控制系统分别连接于所述中心加热管、所述第一热源温感探头、所述第二热源温感探头及所述多个温度探杆上的温感探头。

2.根据权利要求1所述的地下水流速流向测量装置,其特征在于,所述封装壳体包括:筒体,所述筒体包括开口端和封闭端;所述开口端上可拆卸的设置有防水堵头;所述中心加热管和所述多个温度探杆位于所述封闭端;

L型卡槽,设置于所述筒体的内壁上;所述L型卡槽包括相互连接的第一槽段和第二槽段;所述第一槽段沿所述筒体的轴线方向由所述开口端向所述封闭端延伸;所述第二槽段连接于所述第一槽段的靠近所述封闭端的一端;所述第二槽段的延伸方向沿所述封装壳体的周向;

限位挡板,所述限位挡板上包括限位滑块;所述限位挡板通过所述限位滑块与所述L型卡槽的配合安装于所述筒体中,并将所述筒体内部分隔为第一腔体和第二腔体;所述第一腔体靠近所述开口端,所述第二腔体靠近所述封闭端;所述控制系统位于所述第一腔体中;

定位组件,位于所述第二腔体中,用于固定所述中心加热管和所述多个温度探杆。

3.根据权利要求2所述的地下水流速流向测量装置,其特征在于,所述定位组件包括定位基体和转线板,所述转线板位于所述定位基体与所述限位挡板之间;所述转线板连接于所述控制系统;

所述定位基体上包括加热管连接孔及多个探杆连接孔;所述加热管连接孔位于所述定位基体的轴线上;所述多个探杆连接孔环绕所述加热管连接孔均匀分布;所述中心加热管的第一端穿过所述筒体的封闭端并安装于所述加热管连接孔中,并连接于所述转线板上;

每个所述温度探杆的远离所述温感探头的一端穿过所述筒体的封闭端并安装于一个所述探杆连接孔中,并连接于所述转线板上。

4.根据权利要求3所述的地下水流速流向测量装置,其特征在于,所述定位基体与所述转线板之间还包括多个缓冲器;每个所述缓冲器包括:第一安装槽,位于所述转线板上;

第二安装槽,位于所述定位基体上且与所述第一安装槽的位置相对应;

连接杆,所述连接杆的两端分别设有第一滑块和第二滑块;所述第一滑块设置于所述第一安装槽中,所述第二滑块设置于所述第二安装槽中;

第一缓冲弹簧,位于所述第一安装槽中且沿所述连接杆的轴线方向连接于所述第一安装槽与所述第一滑块之间;

第二缓冲弹簧,位于所述第二安装槽中且沿所述连接杆的轴线方向连接于所述第二安装槽与所述第二滑块之间。

5.根据权利要求2所述的地下水流速流向测量装置,其特征在于,所述控制系统包括防水壳体、主控板和陀螺仪;所述主控板和所述陀螺仪位于所述防水壳体中;所述陀螺仪连接于所述主控板;所述主控板上包括硬件电路;所述防水壳体上包括定位滑翼,所述防水壳体通过所述定位滑翼与所述L型卡槽的配合固定于所述第一腔体中。

6.一种地下水流速流向测量系统,用于如权利要求1 5中任一项所述的地下水流速流~向测量装置,其特征在于,所述测量系统包括:

第一温度采集单元,用于获取所述加热管的表面温度;

第二温度采集单元,用于获取所述多个温度探杆处的地下水温度;

热源控制单元,用于调整所述加热管的表面温度;

流速解算单元,连接于所述第一温度采集单元和所述第二温度采集单元,用于获取所述地下水的流速;

流向解算单元,包括陀螺仪和流向计算模块;所述陀螺仪所述连接于所述第二温度采集单元,用于获取所述地下水的流向;

热导率修正单元,所述热导率修正单元的输入端连接于所述第一温度采集单元,所述热导率修正单元的输出端连接于所述流速解算单元,用于修正所述地下水因温度改变造成的热导率参数误差;

动力粘度修正单元,所述动力粘度修正单元的输入端连接于所述第二温度采集单元,所述动力粘度修正单元的输出端连接于所述流速解算单元,用于修正所述地下水因温度改变造成的动力粘度参数误差。

7.根据权利要求6所述的地下水流速流向测量系统,其特征在于,还包括实时功率采集单元,用于获取所述中心加热管的实际功率;所述流速解算单元连接于所述实时功率采集单元。

8.根据权利要求6所述的地下水流速流向测量系统,其特征在于,还包括远程通信组件;所述远程通信组件的输入端分别连接于所述流速解算单元的输出端和所述流向解算单元的输出端,所述远程通信组件的输出端连接于地面上的服务器。

9.一种地下水流速流向测量方法,用于如权利要求6 8中任一项所述的地下水流速流~向测量系统,其特征在于,所述方法包括如下步骤:

获取所述中心加热管的表面温度和每个所述温度探杆处的地下水温度;

将多个所述温度探杆处的地下水温度进行对比,以找出最小值作为所述地下水的环境温度;

获取所述中心加热管的表面温度与所述环境温度的温差、当前温度下所述地下水的热导率及动力粘度,从而计算出所述地下水的流速;

获取所述地下水流速流向测量装置的位姿状态信息;

将多个所述温度探杆处的地下水温度拟合,以获取所述地下水的一维流向;

将所述位姿状态信息与所述地下水的一维流向进行标定,获取所述地下水流向相对于地球坐标的偏向角。

10.根据权利要求9所述的地下水流速流向测量方法,其特征在于,获取当前温度下所述地下水的热导率及动力粘度,还包括:获取时刻t1时的中心加热管的表面温度T1,及时刻t2时的中心加热管的表面温度T2;

根据t1、t2和T1、T2获取所述地下水的热导率,并将所述热导率输入所述流速解算单元;

将所述环境温度输入所述动力粘度修正单元,获得随温度变化的所述地下水的动力粘度,并将所述动力粘度输入所述流速解算单元。