CN102003990A - 在线地热水井深动态液位-温度测量系统 - Google Patents
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Abstract
一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统，设置在地热水井内温度传感器连接为单片机；设置在地热水井内的铂镍铬铁合金丝一端连接恒流源，铂镍铬铁合金丝另一端连接数模转换器；恒流源连接恒流源开关时间控制器，数模转换器和恒流源开关时间控制器连接单片机。铂镍铬铁合金丝具有正温度系数和高的热响应速度，通过恒流源开关时间控制器的控制下恒流源给铂镍铬铁合金丝通一恒流，由于空气的热阻远大于液体的热阻，使得铂镍铬铁合金丝上、下两部分的温度变化、电阻变化、电压变化量均不相同，由此通过数模转换器、温度传感器、单片机测出液位变化量，经过标定和最小二乘回归，可以测出实际液位量，同时也测出液体的温度量。
Description
技术领域
本发明属于动态测量系统，特别涉及一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统。
背景技术
地热水井在线深动态液位-温度测量的意义在于保护潜水电泵的正常工作，避免潜水电泵因为空抽而损害，更重要的是长期监测地热水井的液位数据，为回灌的平衡提供可靠数据。
现在测水井的液位仪一般采用人工或伺服电机下线法，不能达到在线测量的目的，采用依据硅压力传感器的原理的液位测量因其长距离大气导管的弯曲，使得测量长距离200-300米的宽动态80米的液位变化不能实现，即使实现，传感导线因其导气管的直径要求，传感导线直径很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统。本发明属于分布式传感器，具体地说涉及一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统，可广泛推行应用，达到国土地热水资源的全面普查和在线监测的需求。
本发明的技术方案是：
一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统，其特征在于：设置在地热水井内温度传感器(1-5)连接为单片机(1-6)；设置在地热水井内的铂镍铬铁合金丝(1-1)一端连接恒流源(1-2)，铂镍铬铁合金丝(1-1)另一端连接数模转换器(1-4)；恒流源连接恒流源开关时间控制器(1-3)，数模转换器(1-4)和恒流源开关时间控制器连接单片机(1-6)。其基本原理是基于功率在(1-1)铂镍铬铁合金丝上的耗散，(1-1)温度的变化依赖于周围材料的热阻的大小，由于空气和其它气体相对于水和油来说是热的不良导体，利用这一点有可能测量(1-1)浸入液体媒介的深度。其原理如图2所示。
在测量周期中，一固定的驱动电流I施加到(1-1)上，在测量的起始时刻和结束时刻(1-1)两端的电压被采样，得到电压差ΔV0由于空气的热阻RTHA大于水或油的热阻RTHO，由它们引起的温度变化分别为ΔT1和ΔT2，相应的(1-1)电阻也会随着改变为ΔR1和ΔR2差值，在每单位长度上产生相应的电压变化ΔV1和ΔV2。电压差ΔV由下式给出：
ΔV＝LAΔV1/L+(L-LA)ΔV2/L
由于ΔV1＞ΔV2，RTHA＞RTHO，ΔV会随着(1-1)在空气中长度的增加而增大。为获得最佳效果，(1-1)需要具有高的温度系数和低的热阻时间常数。
本发明效果是：
铂镍铬铁合金丝具有正温度系数和高的热响应速度，将其置于空气和液体中，通过恒流源开关时间控制器的控制下恒流源给铂镍铬铁合金丝通一恒流，由于空气的热阻远大于液体的热阻，使得铂镍铬铁合金丝上、下两部分的温度变化、电阻变化、电压变化量均不相同，由此通过数模转换器、温度传感器、单片机测出液位变化量，经过标定和最小二乘回归，可以测出实际液位量，同时也测出液体的温度量。
附图说明
图1是在线地热水井深动态液位-温度测量系统的结构示意图
1-1为铂镍铬铁合金丝；1-2为恒流源；1-3为恒流源开关时间控制器；1-4为数模转换器，分辨率为100微伏；1-5为温度传感器；1-6为单片机。
图2为测量原理示意图
具体实施方式
这个发明是这样实现的。
一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统，设置在地热水井内温度传感器1-5连接为单片机1-6；设置在地热水井内的铂镍铬铁合金丝1-1一端连接恒流源1-2，铂镍铬铁合金丝1-1另一端连接数模转换器1-4；恒流源连接恒流源开关时间控制器1-3，数模转换器1-4和恒流源开关时间控制器连接单片机1-6。
铂镍铬铁合金丝具有正温度系数和高的热响应速度，将其置于空气和液体中，通过恒流源开关时间控制器的控制下恒流源给铂镍铬铁合金丝通一恒流，由于空气的热阻远大于液体的热阻，使得铂镍铬铁合金丝上、下两部分的温度变化、电阻变化、电压变化量均不相同，由此通过数模转换器、温度传感器、单片机测出液位变化量，经过标定和最小二乘回归，可以测出实际液位量，同时也测出液体的温度量。
下面的应用例子进一步说明在线地热水井深动态液位-温度测量系统的应用，所举的例子不影响本发明专利的进一步保护。
铂镍铬铁合金丝具有正温度系数和高的热响应速度，将其置于空气和液体中，通过恒流源开关时间控制器的控制下恒流源给铂镍铬铁合金丝通一恒流，由于空气的热阻远大于液体的热阻，使得铂镍铬铁合金丝上、下两部分的温度变化、电阻变化、电压变化量均不相同，由此通过数模转换器、温度传感器、单片机测出液位变化量，经过标定和最小二乘回归，可以测出实际液位量，同时也测出液体的温度量。
Claims (1)
1.一种在线地热水井深动态液位-温度测量系统，其特征在于：设置在地热水井内温度传感器(1-5)连接为单片机(1-6)；设置在地热水井内的铂镍铬铁合金丝(1-1)一端连接恒流源(1-2)，铂镍铬铁合金丝(1-1)另一端连接数模转换器(1-4)；恒流源连接恒流源开关时间控制器(1-3)，数模转换器(1-4)和恒流源开关时间控制器连接单片机(1-6)。
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| CN 201010569068 CN102003990A (zh) | 2010-12-01 | 2010-12-01 | 在线地热水井深动态液位-温度测量系统 |
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| CN102003990A true CN102003990A (zh) | 2011-04-06 |
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2010
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