CN117233353A - 探测设备及探测方法 - Google Patents
探测设备及探测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117233353A CN117233353A CN202311083401.3A CN202311083401A CN117233353A CN 117233353 A CN117233353 A CN 117233353A CN 202311083401 A CN202311083401 A CN 202311083401A CN 117233353 A CN117233353 A CN 117233353A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible
- signal
- probe
- flexible film
- conversion chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 49
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 44
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 claims 7
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract description 43
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 8
- -1 salt ions Chemical class 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 5
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 4
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本申请提供一种探测设备及探测方法，涉及高端设备制造技术领域。该探测设备包括第一壳体、探针和柔性薄膜；第一壳体具有第一容设空间和离子流通口，离子流通口与第一容设空间连通；探针安装于第一容设空间内；柔性薄膜安装于第一容设空间内，柔性薄膜包裹有渗透液，至少探针的探测端浸润在渗透液中，柔性薄膜于探针伸入处密封。探针可以通过探测渗透液的冻结状态来判断土壤的冻结状态。离子流通口便于土壤中盐离子和其他离子进入第二容设空间，柔性薄膜可以将渗透液包裹住，防止渗透液向外流动，同时柔性薄膜还可以使得盐离子和其他离子透过柔性薄膜进入渗透液中，利于还原土壤中的盐分对土壤冰点的影响，提高探针对土壤冻结状态探测的准确性。
Description
技术领域
本申请涉及高端装备制造技术领域，特别是涉及一种探测设备及探测方法。
背景技术
在北方季节性冻土区域修建高速铁路时，往往面临着路基冻胀、路基内部向外渗透出盐分、地下渗透液向上渗流、低温路基土体内部冻胀等问题，影响高速铁路的平顺性，进而影响高速铁路在低温的环境下安全运行，严重危害人民群众的生命安全。因此，需要及时判断土壤的冻结状态，以及时采取应对措施。
在相关技术中，通常认为低于0度土壤就处于冻结状态。然而，受到高铁上方行车荷载以及土壤内部存在的盐分问题，低于0度并不代表土壤内部已经处于冻结状态。现有的传感器无法做到监测土壤内是否已经冻结，对土壤冻结状态的判断并不准确。
发明内容
基于此，有必要提供一种探测设备，以准确探测土壤的冻结状态。
一种探测设备，包括第一壳体、探针和柔性薄膜；所述第一壳体具有第一容设空间和离子流通口，所述离子流通口与所述第一容设空间连通；所述探针安装于所述第一容设空间内；所述柔性薄膜安装于所述第一容设空间内，所述柔性薄膜包裹有渗透液，至少所述探针的探测端浸润在渗透液中，所述柔性薄膜于所述探针伸入处密封。
可以理解的是，第一壳体的设置为探针和渗透液提供了容设空间，探针可以通过探测渗透液的冻结状态来判断土壤的冻结状态。在探测的过程中，第二壳体上离子流通口的设置便于土壤中盐离子和其他离子进入第二容设空间，柔性薄膜的设置可以将渗透液包裹住，防止渗透液向外流动，同时柔性薄膜还可以使得盐离子和其他离子透过柔性薄膜进入渗透液中，利于还原土壤中的盐分对土壤冰点的影响，提高探针对土壤冻结状态探测的准确性。
在其中一个实施例中，所述柔性薄膜包括至少两层柔性结构层，沿所述柔性薄膜的厚度方向，任意相邻两层所述柔性结构层贴合并连接；各个所述柔性结构层具有多个沿所述柔性薄膜的延展方向间隔布设的柔性微结构，任意相邻两个所述柔性微结构之间具有微流孔隙，至少一所述柔性结构层中的柔性微结构采用五模超材料制成；各个所述柔性结构层包括至少两个间隔布设的柔性基底，各个所述柔性微结构的沿所述柔性薄膜厚度方向的两侧分别连接有所述柔性基底；任意相邻两层所述柔性结构层通过所述柔性基底连接。
可以理解的是，至少两层柔性结构层的设置以阻挡土壤颗粒进入柔性薄膜内，并提高柔性薄膜的承压能力。微流孔隙利于离子通过。将多个柔性微结构固定在两个柔性基底之间，增强柔性结构层的结构稳定性，便于与其他柔性结构层连接。至少一柔性微结构采用五模超材料制成可以促进毛细效应，以提高离子渗透速度。
在其中一个实施例中，所述柔性薄膜包括三层所述柔性结构层，分别定义为第一柔性结构层、第二柔性结构层和第三柔性结构层，沿所述柔性薄膜厚度方向，三者依次连接；其中，所述第二柔性结构层采用所述五模超材料制成。
可以理解的是，设置三层柔性结构层以确保柔性薄膜的承压能力，第二层柔性结构层采用五模超材料以增强毛细效应。
在其中一个实施例中，所述柔性薄膜的刚度能够通过公式进行计算；其中，S为所述柔性薄膜的材料的总刚度，k1为第一柔性结构层的材料调节系数，k2为第二柔性结构层的材料调节系数，k3为第三柔性结构层的材料调节系数，E为第二结构层的剪切模量，γ为第一柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，η为第二柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，λ为第三柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，ν为材料的泊松比。
可以理解的是，通过这样的公式可以较为准确的计算出柔性薄膜的刚度，以确保柔性薄膜的刚度符合使用要求。
在其中一个实施例中，所述探针采用至少含钛的复合材料制成。
可以理解的是，钛的耐低温性能好，使得探针不易在低温条件下失效。
在其中一个实施例中，所述探测设备还包括第二壳体和信号转换芯片，所述第二壳体具有第二容设空间，所述信号转换芯片安装于所述第二容设空间内，所述信号转换芯片与所述探针电连接。
可以理解的是，第二壳体可以保护信号转换芯片，信号转换芯片能够将探针所探测的信号转化为数字信号，便于探测人员获悉。
在其中一个实施例中，所述第二容设空间填充有防冻液；和/或，所述第二容设空间被配置为真空环境。
可以理解的是，防冻液的设置利于保护第二壳体内的芯片，避免芯片在低温环境下损坏。真空环境可以避免产生冷凝水，以保护第二壳体内的结构。
在其中一个实施例中，所述防冻液的填充体积占所述第二壳体容积的91％-94.2％。
可以理解的是，避免防冻液随温度变化而发生体积变化，为防冻液的体积增大提供了空间余量。
在其中一个实施例中，所述探测设备还包括基板，所述基板安装于所述第二容设空间内，所述信号转换芯片安装于所述基板。
可以理解的是，基板的设置便于集成信号转换芯片和相关线路。
在其中一个实施例中，所述基板包括至少两个第一层板和第二层板，所述第二层板沿自身厚度方向的两侧分别贴设有所述第一层板；其中，所述第一层板开设有多个间隔布设的通孔，所述第二层板开设有微流通道，所述微流通道沿第二方向贯穿所述第二层板，所述通孔与所述微流通道连通。
可以理解的是，至少两个第一层板和第二层板的设置便于防冻液渗透进基板内部，通孔和微流通道的设置便于防冻液浸润基板，以保护基板在低温环境下的结构稳定。
在其中一个实施例中，所述探测设备还包括信号调理芯片，所述信号调理芯片安装于所述基板，所述信号调理芯片与所述信号转换芯片间隔排布并连接；所述探测设备还包括温度采集模块、湿度采集模块和盐分采集模块，所述温度采集模块、所述湿度采集模块和所述盐分采集模块分别与所述信号调理芯片电连接。
可以理解的是，温度采集模块、湿度采集模块和盐分采集模块可以分别采集对应的土壤温度、土壤湿度和土壤盐分的参数，并分别将对应的模拟量信号传递至信号调理芯片，信号调理芯片可以将模拟量信号进行滤波和放大，再将模拟量信号传递至信号转换芯片，信号转换芯片可以将模拟量信号转换为数字信号，以便于探测人员获悉。
本申请还提供一种探测方法，应用于上述的探测设备，所述探测设备还包括上位机，所述探测方法包括以下步骤：探针获取渗透液的冻结信号或未冻结的信号并传递至信号转换芯片；所述信号转换芯片将所述冻结信号或未冻结的信号转换为数字信号；所述信号转换芯片将所述数字信号传递至上位机。
可以理解的是，这样设置将渗透液冻结状态的信号转化为可视的数字信号，利于探测人员判断土壤的冻结状态。
在其中一个实施例中，所述信号转换芯片将所述冻结信号或未冻结的信号转换为数字信号包括：当所述探针获取渗透液的冻结信号时，所述信号转换芯片将冻结信号转换为数字信号“1”；当所述探针获取未冻结信号时，所述信号转换芯片将所述未冻结信号转换为数字信号“0”。
可以理解的是，通过具体化、简单化的数字信号，便于探测人员直接判断土壤的冻结状态。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的探测设备的结构示意图；
图2为本申请提供的探测设备中基板的结构示意图。
附图标记：100、探测设备；10、第一壳体；101、第一容设空间；102、离子流通口；20、探针；30、第二壳体；301、第二容设空间；302、液体填充口；40、信号转换芯片；50、信号调理芯片；60、基板；61、第一层板；611、通孔；62、第二层板；621、微流通道；71、温度采集模块；72、湿度采集模块；73、盐分采集模块；80、防漏塞；90、线缆。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。本申请的说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
此外，术语“第一”、“第二”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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”、“下”可以是第一特征直接和第二特征接触，或第一特征和第二特征间接地通过中间媒介接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅表示第一特征渗透液平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅表示第一特征渗透液平高度小于第二特征。
除非另有定义，本申请的说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图2，本申请提供一种探测设备100，该探测设备100包括第一壳体10、探针20和柔性薄膜；第一壳体10具有第一容设空间101，并构造有离子流通口102，离子流通口102与第一容设空间101连通；探针20安装于第一容设空间101内；柔性薄膜安装于第一容设空间101内，柔性薄膜包裹有渗透液，至少探针20的探测端浸润在渗透液中，柔性薄膜于探针20伸入处密封。
如此，第一壳体10的设置利于保护探针20和柔性薄膜，为其提供了较为安全的探测空间。柔性薄膜包裹着渗透液，以便于探针20可以通过探测渗透液的冻结状态以判断土壤的冻结状态。具体的，离子流通口102的设置便于土壤中的离子进入到第一壳体10内，柔性薄膜可以避免内部渗透液向外流动，但允许土壤中的离子的透过并进入到包裹的渗透液中，以还原土壤中的盐分对土壤冰点的影响，提高对土壤冻结状态探测的准确性。
需要说明的是，柔性薄膜具有延展性，并具备一定的抗冲击强度，受到土壤内部尖锐的土颗粒不会被挤破。当柔性薄膜内部包裹的渗透液分被冻结之后，体积会产生膨胀，柔性薄膜可以被撑大但不易被撑裂。当被冻结的渗透液融化后，柔性薄膜的体积可以恢复，具有可逆性。在具体的实施例中，渗透液可以选择水。
在一可选的实施例中，柔性薄膜包括至少两层柔性结构层，沿柔性薄膜的厚度方向，任意相邻两层柔性结构层贴合并连接；各个柔性结构层具有多个沿柔性薄膜的延展方向间隔布设的柔性微结构，任意相邻两个柔性微结构之间具有微流孔隙。如此，至少两层柔性结构层利于增强柔性薄膜的结构强度，使柔性薄膜可以有效阻挡土壤颗粒，并具有足够的厚度用于在渗透液冻结时延展自身表面积。柔性微结构之间的微流孔隙便于离子的渗透，而阻断土壤颗粒的进入和渗透液的外流。在柔性薄膜承受侧向力时，也就是柔性薄膜承受沿自身延展方向的力时，柔性微结构之间的微流孔隙变窄，加剧了毛细效应，利于离子的快速渗透。
在实际应用过程中，将探测设备100竖向安装，即将探针20的长度方向与重力方向保持一致。当列车经过时，路基土体承受列车运行过程的压力，柔性薄膜材料的外部土体整体处于剪切状态，这样会使得柔性薄膜的材料发生剪切变形，材料内部的孔隙微结构会变得更小，孔隙微结构的变窄，提升了毛细作用效果，进一步的促进路基土壤内部带有离子的渗透液分向第一壳体10内部渗流。
进一步的，各个柔性结构层包括至少两个间隔布设的柔性基底，各个柔性微结构的沿柔性薄膜厚度方向的两侧分别连接有柔性基底；任意相邻两层柔性结构层通过柔性基底连接。如此，柔性基底可以使柔性微结构限位在两个柔性基底之间，以便于柔性微结构沿着柔性基底的延展方向排布，柔性基底和多个柔性微结构形成可靠的支撑体系，使得柔性薄膜承受沿柔性薄膜厚度方向的载荷力时不易发生变形。具体的，柔性基底可以采用多孔的聚吡咯材料制成。
示例性的，柔性薄膜包括第一柔性结构层、第二柔性结构层和第三柔性结构层，沿柔性薄膜厚度方向，三者依次连接。其中，第一柔性结构层和第三柔性结构层的柔性微结构均可以采用聚二甲基硅氧烷调制而成，第二柔性结构层的柔性微结构采用五模超材料制成，具备抗压不抗剪性质。
进一步补充的是，在实际使用时，柔性薄膜的刚度需要和埋置土体的动刚度保持一致。具体的，柔性薄膜的刚度可以通过公式进行计算，误差允许范围为10％。其中，S为柔性薄膜的材料的总刚度，k1为第一柔性结构层的材料调节系数，k2为第二柔性结构层的材料调节系数，k3为第三柔性结构层的材料调节系数，E为第二结构层的剪切模量，γ为第一柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，η为第二柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，λ为第三柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，ν为材料的泊松比。其中，圆角半径指的是单一柔性微结构几何中心到结构的最外延的长度。
在一可选的实施例中，探针20采用至少含钛的复合材料制成。如此，由钛制成的复合材料具有较高的耐低温性，其强度可以随着温度的降低而提高，以使探针20可以在渗透液冻结时依旧可以正常探测。
具体的，探针20采用镍-钛-铝的复合材料制成。如此，镍基可以使探针20在高温环境下不会发生失效，理论使用温度可以达到100度，实际使用温度可以满足63度以内探针20不发生失效。铝基可以减轻整个探针20的重量，使制作成本降低，并且铝基的导电性是钛的10倍以上，从而大大降低器件的阻抗，优化器件的信噪比，进而可以均化电流、降低超电位、实现低碳的目标。在制作时，先通过轧制法制备镍-钛合金，轧制法是将镍和钛合金按照厚度比为1.25：1的比例送入轧机进行轧制。轧制后的局部要使用激光对其表面进行粗糙化处理，以方便和铝合金进行二次轧制，粗糙化处理后的镍-钛合金通过热处理、热压和冷轧技术将铝合金与镍-钛合金进行融合处理，以得到镍-钛-铝的复合材料。
如图1所示，在一可选的实施例中，探测设备100还包括第二壳体30和信号转换芯片40，第二壳体30具有第二容设空间301，信号转换芯片40安装于第二容设空间301内，信号转换芯片40与探针20电连接。如此，第二壳体30为信号转换芯片40的安装提供了容纳空间，信号转换芯片40可以将探针20所探测得到的渗透液冻结状态的模拟量信号转化为数字信号，再将数字信号反馈至上位机，以便于探测人员获悉。
如图1所示，在进一步的实施例中，探测设备100还包括基板60，基板60安装于第二容设空间301内，信号转换芯片40安装于基板60。如此，基板60的设置以便于信号转换芯片40的安装固定以及线路的集成。
如图1所示，在进一步的实施例中，探测设备100还包括信号调理芯片50，信号调理芯片50安装于基板60，信号调理芯片50与信号转换芯片40间隔排布并连接；探测设备100还包括温度采集模块71、湿度采集模块72和盐分采集模块73，温度采集模块71、湿度采集模块72和盐分采集模块73分别与信号调理芯片50电连接。如此，温度采集模块71可以采集土壤温度，湿度采集模块72可以采集土壤湿度，盐分采集模块73可以采集土壤的盐分浓度。通过在第二壳体30外同时安装这三个采集模块以便于同时获取这三种参数，提高探测效率。同时，信号调理芯片50可以将温度、湿度和盐分的模拟量信号进行放大，将放大后的信号传递至信号转换模块，再由信号转换模块将模拟量信号转换为数字信号，以便于探测人员获悉。
在具体的实施例中，基板60可以使用陶瓷基板60，以适应于低温环境。信号调理模块和信号转换模块等电子器件可以通过焊接的方式焊接在基板60上，焊点处需要均匀涂覆环氧树脂，厚度应控制在0.3mm-1.6mm左右，示例性的，环氧树脂的厚度为0.3mm、1mm或者1.6mm。涂抹环氧树脂后的基板60需要经过离心机进行高速离心运动可以确保其表面的胶层厚度均匀，离心之后需要对多余的环氧树脂进行清除。
在一可选的实施例中，第二容设空间301填充有防冻液，且第二容设空间301被配置为真空环境。如此，防冻液可以包裹住第二壳体30内的元器件，防止其在低温环境下失效，以延长使用寿命。真空环境的设置，可以避免第二壳体30内存有空气，进而避免空气因受到外界环境的影响产生冷凝渗透液对器件的可靠度造成影响。具体的，第二壳体30上可以设置液体填充口302以便于防冻液的填充和排出，在防冻液安装进第二壳体30后，对液体填充口302进行密封处理，例如，通过密封塞塞住填充口等。
在进一步的实施例中，防冻液的填充体积占第二壳体30容积的91％-94.2％。第二壳体30的容积也就第二容设空间301的大小。如此，为防冻液受温度影响而产生体积膨胀提供了充足的空间余量，利于保护第二壳体30不受防冻液的膨胀破坏。在对第二壳体30进行封装时，应控制封装时的环境温度在15℃左右，在环境温度变化时，第二壳体30可以提供一定的余量膨胀，防冻液收缩时，也不至于大幅减少占据的容积，以便于防冻液可以充分浸润第二壳体30内的各个元器件。在具体的实施例中，防冻液的填充体积占第二壳体30容积的91％、93％或者94.2％。
如图1所示，在具体的实施例中，探测设备100包括上位机，信号转换芯片40通过外接线缆90与上位机连接，以将数字信号传递至上位机。线缆90穿过第二壳体30，第二壳体30于线缆90处设置有防漏塞80，以实现密封。
如图2所示，在具体的实施例中，基板60包括至少两个第一层板61和第二层板62，第二层板62沿自身厚度方向的两侧分别贴设有第一层板61，第一层板61开设有多个间隔布设的通孔611，第二层板62开设有微流通道621，微流通道621沿第二方向贯穿第二层板62，通孔611与微流通道621连通。
如此，第一层板61设置的通孔611以便于防冻液从通孔611流入基板60内部，第二层板62的微流通道621的设置以便于防冻液进一步浸润基板60，以充分保护基板60。在制作基板60时，通常使用激光切割或机械冲孔的方式分别对第一层板61和第二层板62进行切割处理，切割后使用有机聚合物将第一层板61和第二层板62粘贴挤压，以制成一个完整的基板60。在这个过程中，微流通道621需避让开各个焊点位置，以使芯片等元器件可以正常安装于基板60。
本申请还提供一种探测方法，应用于上述的探测设备100，探测方法包括以下步骤：探针20获取渗透液的冻结信号或未冻结的信号并传递至信号转换芯片40；信号转换芯片40将冻结信号或未冻结信号转换为数字信号；信号转换芯片40将数字信号传递至上位机，上位机具有显示屏幕以便于探测人员获悉。
在进一步的实施例中，信号转换芯片40将冻结信号或未冻结信号转换为数字信号包括：当探针20获取渗透液的冻结信号时，信号转换芯片40将冻结信号转换为数字信号“1”；当探针20获取渗透液的未冻结信号时，信号转换芯片40将未冻结信号转换为数字信号“0”。如此，探测人员通过简单的数字信号便可获悉渗透液的冻结状态，进而可以得到土壤的冻结状态，具有较强的直观性，操作简便。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种探测设备，其特征在于，包括：
第一壳体(10)，具有第一容设空间(101)和离子流通口(102)，所述离子流通口(102)与所述第一容设空间(101)连通；
探针(20)，安装于所述第一容设空间(101)内；
柔性薄膜，安装于所述第一容设空间(101)内，所述柔性薄膜包裹有渗透液，至少所述探针(20)的探测端浸润在渗透液中，所述柔性薄膜于所述探针(20)伸入处密封。
2.根据权利要求1所述的探测设备，其特征在于，所述柔性薄膜包括至少两层柔性结构层，沿所述柔性薄膜的厚度方向，任意相邻两层所述柔性结构层贴合并连接；
各个所述柔性结构层具有多个沿所述柔性薄膜的延展方向间隔布设的柔性微结构，任意相邻两个所述柔性微结构之间具有微流孔隙，至少一所述柔性结构层中的柔性微结构采用五模超材料制成；
各个所述柔性结构层包括至少两个间隔布设的柔性基底，各个所述柔性微结构的沿所述柔性薄膜厚度方向的两侧分别连接有所述柔性基底；任意相邻两层所述柔性结构层通过所述柔性基底连接。
3.根据权利要求2所述的探测设备，其特征在于，所述柔性薄膜包括三层所述柔性结构层，分别定义为第一柔性结构层、第二柔性结构层和第三柔性结构层，沿所述柔性薄膜厚度方向，三者依次连接；其中，所述第二柔性结构层采用所述五模超材料制成。
4.根据权利要求3所述的探测设备，其特征在于，所述柔性薄膜的刚度能够通过公式进行计算；其中，S为所述柔性薄膜的材料的总刚度，k1为第一柔性结构层的材料调节系数，k2为第二柔性结构层的材料调节系数，k3为第三柔性结构层的材料调节系数，E为第二结构层的剪切模量，γ为第一柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，η为第二柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，λ为第三柔性结构层中柔性微结构的圆角半径，ν为材料的泊松比。
5.根据权利要求1所述的探测设备，其特征在于，所述探针(20)采用至少含钛的复合材料制成。
6.根据权利要求1所述的探测设备，其特征在于，所述探测设备还包括第二壳体(30)和信号转换芯片(40)，所述第二壳体(30)具有第二容设空间(301)，所述信号转换芯片(40)安装于所述第二容设空间(301)内，所述信号转换芯片(40)与所述探针(20)电连接。
7.根据权利要求6所述的探测设备，其特征在于，所述第二容设空间(301)填充有防冻液；和/或，所述第二容设空间(301)被配置为真空环境。
8.根据权利要求7所述的探测设备，其特征在于，所述防冻液的填充体积占所述第二壳体(30)容积的91％-94.2％。
9.根据权利要求7所述的探测设备，其特征在于，所述探测设备还包括基板(60)，所述基板(60)安装于所述第二容设空间(301)内，所述信号转换芯片(40)安装于所述基板(60)。
10.根据权利要求9所述的探测设备，其特征在于，所述基板(60)包括至少两个第一层板(61)和第二层板(62)，所述第二层板(62)沿自身厚度方向的两侧分别贴设有所述第一层板(61)；
其中，所述第一层板(61)开设有多个间隔布设的通孔(611)，所述第二层板(62)开设有微流通道(621)，所述微流通道(621)沿第二方向贯穿所述第二层板(62)，所述通孔(611)与所述微流通道(621)连通。
11.根据权利要求9所述的探测设备，其特征在于，所述探测设备还包括信号调理芯片(50)，所述信号调理芯片(50)安装于所述基板(60)，所述信号调理芯片(50)与所述信号转换芯片(40)间隔排布并连接；
所述探测设备还包括温度采集模块(71)、湿度采集模块(72)和盐分采集模块(73)，所述温度采集模块(71)、所述湿度采集模块(72)和所述盐分采集模块(73)分别与所述信号调理芯片(50)电连接。
12.一种探测方法，其特征在于，应用于权利要求1-11中任一项所述的探测设备，所述探测设备还包括上位机，所述探测方法包括以下步骤：
探针(20)获取渗透液的冻结信号或未冻结信号，并传递至信号转换芯片(40)；
所述信号转换芯片(40)将所述冻结信号或未冻结信号转换为数字信号；
所述信号转换芯片(40)将所述数字信号传递至上位机。
13.根据权利要求12所述的探测方法，其特征在于，所述信号转换芯片(40)将所述冻结信号或未冻结信号转换为数字信号包括：当所述探针(20)获取冻结信号时，所述信号转换芯片(40)将冻结信号转换为数字信号“1”；
当所述探针(20)获取未冻结信号时，所述信号转换芯片(40)将所述未冻结信号转换为数字信号“0”。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311083401.3A CN117233353B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 冻土探测设备及冻土探测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311083401.3A CN117233353B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 冻土探测设备及冻土探测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117233353A true CN117233353A (zh) | 2023-12-15 |
| CN117233353B CN117233353B (zh) | 2024-02-27 |
Family
ID=89085286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311083401.3A Active CN117233353B (zh) | 2023-08-25 | 2023-08-25 | 冻土探测设备及冻土探测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117233353B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4955237A (en) * | 1989-06-07 | 1990-09-11 | Takenaka Corp | Method and apparatus for measurement of in-situ horizontal stress by freezing of the ground in-situ |
| CN110118628A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 冻土孔隙水压力测量装置 |
| CN209280714U (zh) * | 2018-12-17 | 2019-08-20 | 河南中原光电测控技术有限公司 | 一种冻土传感器及传感器壳体 |
| CN112858631A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 中国矿业大学 | 一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置及测试方法 |
| CN115308387A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-11-08 | 中国农业大学 | 土壤监测装置及含盐冻土冻结深度监测方法 |
-
2023
- 2023-08-25 CN CN202311083401.3A patent/CN117233353B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4955237A (en) * | 1989-06-07 | 1990-09-11 | Takenaka Corp | Method and apparatus for measurement of in-situ horizontal stress by freezing of the ground in-situ |
| CN209280714U (zh) * | 2018-12-17 | 2019-08-20 | 河南中原光电测控技术有限公司 | 一种冻土传感器及传感器壳体 |
| CN110118628A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-08-13 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 冻土孔隙水压力测量装置 |
| CN112858631A (zh) * | 2021-01-11 | 2021-05-28 | 中国矿业大学 | 一种全过程分层动态补水的冻胀综合测试装置及测试方法 |
| CN115308387A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-11-08 | 中国农业大学 | 土壤监测装置及含盐冻土冻结深度监测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 余国河;李鹏;冶林茂;吴苏;刘峰磊;张广周;: "基于平面电容的冻土检测传感器", 现代电子技术, no. 02, 15 January 2015 (2015-01-15), pages 124 - 131 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117233353B (zh) | 2024-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5097182B2 (ja) | 流体工学を組み込んだ診断装置および製造方法 | |
| CN1318829C (zh) | 监测元件和结构的完整性的方法和装置 | |
| CN117233353B (zh) | 冻土探测设备及冻土探测方法 | |
| JP5969368B2 (ja) | 電気化学素子用外装体 | |
| BRPI0615369A2 (pt) | monitor de carga de pouso para trem de pouso de aeronave | |
| BRPI1004719A2 (pt) | sensor seletivo para lìquidos para dispositivos para armazenar e produzir energia | |
| CA2786560A1 (en) | Methods and systems for measuring state of charge | |
| CN111089826B (zh) | 一种接触面大变形剪切渗流试验装置及使用方法 | |
| WO2020000996A1 (zh) | 叶片开裂状态监测方法、监测系统及叶片 | |
| US20130302707A1 (en) | Electrochemical cell | |
| CN108110355B (zh) | 软包电池组及软包电池组系统 | |
| CN113533096B (zh) | 一种循环压剪土体冻胀试验系统及试验方法 | |
| WO2011051570A1 (en) | Device and method for leak indication | |
| US20220155362A1 (en) | Thermoelectric device with seebeck effect | |
| CN111544805A (zh) | 一种自动灭火装置 | |
| CN211668715U (zh) | 漏液检测装置及其电池模组和电池包 | |
| CN107270113A (zh) | 低温容器真空丧失检测的方法和装置 | |
| CN101764201A (zh) | 金属壳锂离子焊件缺陷修复方法 | |
| CN117537747A (zh) | 一种浮空器囊体安全性监测系统及监测方法 | |
| CN207378979U (zh) | 一种idc冷却系统 | |
| CN217919505U (zh) | 一种防漏液的储液罐 | |
| CN219610533U (zh) | 一种电池模组及其安全预警装置 | |
| CN215930954U (zh) | 一种海上测风塔安全监测系统 | |
| CN220230513U (zh) | 一种木结构节点报警器 | |
| CN115116201B (zh) | 一种基于泥石流高发区域降雨下渗智能预警平台 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |