CN113218534A - 一种深入式地下初始温度测量装置 - Google Patents

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CN113218534A CN202110102302.XA CN202110102302A CN113218534A CN 113218534 A CN113218534 A CN 113218534A CN 202110102302 A CN202110102302 A CN 202110102302A CN 113218534 A CN113218534 A CN 113218534A
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魏建平
于明志
李慧
王桂荣
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Shandong Jianzhu University
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer

Abstract

本发明公开了一种深入式地下初始温度测量装置，包括重锤和温度采集器，所述重锤的上端面设置有测温电缆，所述测温电缆上设置有若干个温感探头；所述温度采集器的输出端与测温电缆的输入端之连接，所述温度采集器与温感探头之间通过测温电缆数据传输连接和供电连接。本发明结构简单，设计合理，具有测温分辨率高，测量准确精度高，使用线缆少，现场安装简便，操作简单，自动实时记录数据等优点，对于后期地源热泵空调系统地埋管系统的设计、优化和改进具有很重要的实际和理论意义。

Description

一种深入式地下初始温度测量装置
技术领域
本发明涉及温度测量设备技术领域，具体为一种深入式地下初始温度测量装置。
背景技术
《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366—2009)中规定了两种测试土壤初始平均温度的方法。第一种是在钻井内即地埋管管壁外不同深度埋设温度传感器。第二种是在测试孔内注满水的地埋管PE管内插入温度传感器。温度传感器测得的温度视为相应深度土壤的温度。第一种因造价太高极少用于工程中，第二种造价虽然低，但易受外界条件干扰，数据精确性会受到影响，对后期的设计方案影响很大，并且需要人工操作同时记录数据，数据不能自动连续记录。土壤初始温度确定方法的研究不仅可以满足工程实际需要，并且对于对地源热泵系统的效率的研究工作也有重要意义。
现有技术的不足：
由于涉及到的温感探头较多，导致需要连接较多的线缆，不但增加了装置过程中的难度，同时在后期检测位置时线缆缠绕也十分的麻烦，增加了维修的负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种深入式地下初始温度测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种深入式地下初始温度测量装置，包括重锤和温度采集器，所述重锤的上端面设置有测温电缆，所述测温电缆上设置有若干个温感探头；
所述温度采集器的输出端与测温电缆的输入端之连接，所述温度采集器与温感探头之间通过测温电缆数据传输连接和供电连接。
作为本发明的进一步改进，所述测温电缆采用三芯的细铜芯电缆，所述测温电缆可连接多个温感探头且互相之间不受影响，所述测温电缆每隔一段距离外接一个温感探头，所述测温电缆可以接十六个个温感探头。
作为本发明的进一步改进，所述重锤的下端设置为球形，所述重锤为实心铅球制成。
作为本发明的进一步改进，所述温度采集器可以接八根测温电缆，每个所述温度采集器可以采集8*16＝128个温度探头的温度。
作为本发明的进一步改进，所述温感探头测温精度为0.5℃，测温分辨率为0.0625℃，完全满足地下岩土初始温度测量的要求。
作为本发明的进一步改进，所述温度采集器的输出端设置有RS232电缆或者RS485电缆中的任意一种，所述温度采集器的输出端设置有RS232电缆或者RS485电缆与上位机连接，通过上位机的配套软件实现地下初始温度的自动采集、存储功能。
作为本发明的进一步改进，所述重锤总体高度为300mm，直径为16mm，所述重锤用于牵引测温电缆到达U型地埋管底部。
作为本发明的进一步改进，所述温感探头长度为30mm，直径为6mm，所述温感探头用于测量土壤的初始温度，所述测温电缆为一根3x7x0.16Φ3.4 铜芯线(三芯7股，0.16mm丝径，导线外径Φ3.4)，所述测温电缆用于连接 16个温感探头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过设置有测温电缆，测温电缆采用三芯的细铜芯电缆，测温电缆为一根3x7x0.16Φ3.4铜芯线(三芯7股，0.16mm丝径，导线外径Φ3.4)，测温电缆可以接十六个个温感探头，具有测温分辨率高，测量准确精度高，使用线缆少，现场安装简便，操作简单，自动实时记录数据等优点，对于后期地源热泵空调系统地埋管系统的设计、优化和改进具有很重要的实际和理论意义；
2、本发明通过设置有重锤，重锤的下端设置为球形，重锤为实心铅球制成，重锤的牵引力可防止电缆发生扭曲，并且防止测温电缆在U型管底部弯角处堆积，重锤的这两个作用可以使测温点准确定位。
附图说明
图1为一种深入式地下初始温度测量装置整体示意图；
图2为一种深入式地下初始温度测量装置安装示意图；
图3为一种深入式地下初始温度测量装置温度采集器与上位机的电路图；
图4为一种深入式地下初始温度测量装置上位机配套软件的程序界面图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定”、“安装”、“连接”或“设置”有另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上的。需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有说明书特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
作为本发明的进一步改进，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种深入式地下初始温度测量装置，包括重锤1和温度采集器2，重锤1的上端面设置有测温电缆3，测温电缆3上设置有若干个温感探头4；
温度采集器2的输出端与测温电缆3的输入端之连接，温度采集器2与温感探头4之间通过测温电缆3数据传输连接和供电连接。
在本发明的一些实施例中，测温电缆3采用三芯的细铜芯电缆，测温电缆3可连接多个温感探头4且互相之间不受影响，测温电缆3每隔一段距离外接一个温感探头4，测温电缆3可以接十六个个温感探头4。
在本发明的一些实施例中，重锤1的下端设置为球形，重锤1为实心铅球制成。
在本发明的一些实施例中，温度采集器2可以接八根测温电缆3，每个温度采集器2可以采集8*16＝128个温度探头4的温度。
在本发明的一些实施例中，温感探头4测温精度为0.5℃，测温分辨率为 0.0625℃，完全满足地下岩土初始温度测量的要求。
在本发明的一些实施例中，温度采集器2的输出端设置有RS232电缆或者RS485电缆中的任意一种，温度采集器2的输出端设置有RS232电缆或者 RS485电缆与上位机连接，通过上位机的配套软件实现地下初始温度的自动采集、存储功能。
在本发明的一些实施例中，重锤1总体高度为300mm，直径为16mm，重锤1用于牵引测温电缆3到达U型地埋管底部。
在本发明的一些实施例中，温感探头4长度为30mm，直径为6mm，温感探头4用于测量土壤的初始温度，测温电缆3为一根3x7x0.16Φ3.4铜芯线三芯7股，0.16mm丝径，导线外径Φ3.4，测温电缆3用于连接16个温感探头。
在本装置中，若井深100m，若每隔6米一个测温点，则U型的一个管脚需要16个测温探头4，若采用常规的三线制铂电阻测温装置，则需三芯电缆16根，而采用本发明，仅需一根三芯电缆就可实现，一根测温电缆最多可以安装多个温感探头301，测温电缆“电源+”端可以连接到温度采集器2的VDD 端上，测温电缆信号端可以连接到温度采集器2的DQx端上，测温电缆“电源-”端可以连接到温度采集器2的GND端上；温度采集器2可连接多根测温电缆；RS485串行电缆是温度采集器2与上位机的通信电缆；上位机需安装配套的采集软件，用于存储温度采集器采集到的温度数据到计算机中图4是上位机配套软件的程序界面，图4中①为菜单栏，程序的各项操作功能都可以在这里找到并实施；②为工具栏，集合了几个常用的操作功能，点击即可调用；③为温度采集所连接的测温电缆标识区，CHx对应测温电缆x，x为1～8 的数字；④为温度探头301区，显现了每个安装的温度探头301测量的温度值，行对应CHx测温电缆，列对应0～15编号的温感探头301，本装置具有测温分辨率高，测量准确精度高，使用线缆少，现场安装简便，操作简单，自动实时记录数据等优点，对于后期地源热泵空调系统地埋管系统的设计、优化和改进具有很重要的实际和理论意义。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种深入式地下初始温度测量装置，包括重锤(1)和温度采集器(2)，其特征在于：所述重锤(1)的上端面设置有测温电缆(3)，所述测温电缆(3)上设置有若干个温感探头(4)；
所述温度采集器(2)的输出端与测温电缆(3)的输入端之连接，所述温度采集器(2)与温感探头(4)之间通过测温电缆(3)数据传输连接和供电连接。
2.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述测温电缆(3)采用三芯的细铜芯电缆，所述测温电缆(3)可连接多个温感探头(4)且互相之间不受影响，所述测温电缆(3)每隔一段距离外接一个温感探头(4)，所述测温电缆(3)可以接十六个个温感探头(4)。
3.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述重锤(1)的下端设置为球形，所述重锤(1)为实心铅球制成。
4.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述温度采集器(2)可以接八根测温电缆(3)，每个所述温度采集器(2)可以采集8*16＝128个温度探头(4)的温度。
5.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述温感探头(4)测温精度为0.5℃，测温分辨率为0.0625℃，完全满足地下岩土初始温度测量的要求。
6.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述温度采集器(2)的输出端设置有RS232电缆或者RS485电缆中的任意一种，所述温度采集器(2)的输出端设置有RS232电缆或者RS485电缆与上位机连接，通过上位机的配套软件实现地下初始温度的自动采集、存储功能。
7.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述重锤(1)总体高度为300mm，直径为16mm，所述重锤(1)用于牵引测温电缆(3)到达U型地埋管底部。
8.根据权利要求1所述的深入式地下初始温度测量装置，其特征在于：所述温感探头(4)长度为30mm，直径为6mm，所述温感探头(4)用于测量土壤的初始温度，所述测温电缆(3)为一根3x7x0.16Φ3.4铜芯线(三芯7股，0.16mm丝径，导线外径Φ3.4)，所述测温电缆(3)用于连接16个温感探头。
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