CN203405261U

CN203405261U - 传热桥式冲淤传感器

Info

Publication number: CN203405261U
Application number: CN201320522768.6U
Authority: CN
Inventors: 丁勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-08-24
Filing date: 2013-08-24
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2023-08-24

Abstract

本实用新型公开一种传热桥式冲淤传感器。本实用新型基于以下基本原理：热源与感温点分别位于传热桥两端，热源散发出的热量经过传热桥传至感温点，当传热桥处于水体时，热量散失与水流速度呈正相关性，且明显大于土体。本实用新型的传感器外壳为不锈钢管，其内部分别在两端安装有加热块和温度探头，中间以隔温层充填。加热块作为热源使用，不锈钢管作为传热桥，将热量传递给温度探头（感温点）。输入额定电流使加热块持续发热，通过测量温度探头在加热过程中的温度变化速度和幅度，就可以区分传感器所处环境是水体或者土体。将若干只传感器安装在同一地点的不同深度位置，能够区分出水体与土体的分界面，最终确定冲淤深度。

Description

传热桥式冲淤传感器

技术领域

本实用新型涉及一种水利工程监测装置，具体涉及一种传热桥式冲淤传感器。

背景技术

在水利、取排水、海河岸堤坝防护、桥梁、海洋平台等工程中，水流的冲刷对结构造成破坏的现象相当普遍。结构物地基往往由于水流的冲蚀而使得其强度降低，给结构物的安全带来隐患。因为水流的冲刷都在水下，一般很难及时发现，而结构物一旦由于冲刷产生破坏时，往往导致都是诸如垮塌等恶性事故，危及广大人民群众的财产和生命安全。

热量散失速度与所处环境密切相关，水体环境要比土体环境更容易散热，且散热速度与水流速度呈正相关性。根据土体与水体在散热性能方面的差异，本实用新型提供一种新型的传感器，测量冲淤深度，进而实现冲淤状态的自动实时监测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种传热桥式冲淤传感器，基于水体和土体中热量散失速度不同的原理，通过测量传感器所处环境的热量散失速度来区分水体和土体，用以监测水下冲淤变化，具有高精确度、高耐久性、制作简单、成本低等优势。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

传感器包括电线、密封层、加热块、不锈钢管、隔温层、温度探头、信号线。不锈钢管内中部装有一段隔温层。在隔温层一端安装加热块，并连接电线引出；另一端安装温度探头，并连接信号线引出。在不锈钢管两侧填塞密封层防水密封。

本实用新型的传感器工作原理和方法如下：

热源与感温点分别位于传热桥两端，热源散发出的热量经过传热桥传至感温点，传热桥在传热过程中会有热量向周围环境散失，根据所处环境不同，热量散失的速度也有所不同——当传热桥所处的环境为水体时，热量散失速度与水流速度呈正相关性，且明显大于土体环境。本实用新型中，加热块作为热源使用，不锈钢管作为传热桥，将热量传递给温度探头（感温点）。输入额定电流使加热块持续发热，加热块的热量通过不锈钢管传递给温度探头。加热过程中，热量散失速度越大，温度探头的温度变化就越慢，温度变化幅度也越小；通过测量温度探头在加热过程中的温度变化速度和幅度，就可以区分传感器所处环境是水体或者土体。将若干只传感器安装在同一地点的不同深度位置，能够区分出水体与土体的分界面，最终确定冲淤深度。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

(1)本实用新型的测量原理简单可靠：本实用新型的传感器会感应到温度变化，通过测量传感器内温度探头的温度变化速度和幅度，可以确定传感器在水体中还是在土体中，最终确定泥面位置；这种监测方法，不受水流变化等因素干扰，数据精确稳定；

(2)本实用新型的传感装置制作工艺简单，安装方便，有广阔的应用前景和良好的经济效益；

(3)本实用新型的测试精度高，其测试精度可达0.2m，并且可以根据具体要求改变精度，其精度主要可以通过改变传感器数量以及间距大小实现；

(4)本实用新型无需对安装位置进行限制，只要确保监测时至少有两个不同深度的传感器分别在水体和土体中即可确定泥面位置；

(5)本实用新型可对多个监测点同时进行冲刷监测，可按照监测需求，在多个监测点安装本实用新型的传感器，实现区域性整体冲刷监测。

附图说明

图1为传感器结构示意图。

图2为传感器靠岸式安装示意图。

图3为传感器离岸式安装示意图。

图中各标号：固定架11，传感器12，电线121，密封层122，加热块123，不锈钢管124，隔温层125，温度探头126，信号线127，连接件2，锚碇3，卡槽31。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步详细描述。

结合图1，传感器12包括电线121、密封层122、加热块123、不锈钢管124、隔温层125、温度探头126、信号线127。不锈钢管124内中部装有一段隔温层125。在隔温层125一端安装加热块123，并连接电线121引出；另一端安装温度探头126，并连接信号线127引出。在不锈钢管124两侧填塞密封层122防水密封。

上述传感器12制作方法，包括以下几个步骤：

（a1）在不锈钢管124内中部安装一段隔温层125；

（a2）在隔温层125一端安装加热块123，在加热块123上连接电线121并引出；

（a3）在隔温层125另一端安装温度探头126，在温度探头126上连接信号线127并引出；

（a4）在不锈钢管124两端填塞密封层122防水密封。

本实用新型的传感器12工作原理和方法如下：

热源与感温点分别位于传热桥两端，热源散发出的热量经过传热桥传至感温点，传热桥在传热过程中会有热量向周围环境散失，根据所处环境不同，热量散失的速度也有所不同——当传热桥所处的环境为水体时，热量散失速度与水流速度呈正相关性，且明显大于土体环境。本实用新型中，加热块123作为热源使用，不锈钢管124作为传热桥，将热量传递给温度探头126（感温点）。输入额定电流使加热块123持续发热，加热块123的热量通过不锈钢管124传递给温度探头126。加热过程中，热量散失速度越大，温度探头126的温度变化就越慢，温度变化幅度也越小；通过测量温度探头126在加热过程中的温度变化速度和幅度，就可以区分传感器12所处环境是水体或者土体。将若干只传感器12安装在同一地点的不同深度位置，能够区分出水体与土体的分界面，最终确定冲淤深度。

结合图2和图3，根据监测需要，本实用新型的传感器12提供靠岸式安装方法和离岸式安装方法。

上述靠岸式安装方法由传感装置和连接件2组成。

上述传感装置包括固定架11和传感器12，在固定架11的每一层顶部内侧安装一个传感器12。

上述固定架11为L形型钢焊接而成的格构式管架。

上述靠岸式安装方法，包括以下几个步骤：

（b1-1）将传感装置立置于监测点；

（b1-2）将传感装置顺着水下结构表面沉入，直至传感装置的大部分在泥面以下、小部分在泥面以上的位置；

（b1-3）将传感装置的固定架11通过连接件2与水下结构螺栓连接固定，完成传感装置最终的安装。

上述离岸式安装方法由传感装置和锚碇3组成。

上述固定架11为L形型钢焊接而成的格构式管架。

上述离岸式安装方法，包括以下几个步骤：

（b2-1）将传感装置的固定架11根部与锚碇3内的钢筋焊接，并浇筑混凝土；

（b2-2）将钢护筒套在传感装置外，底端插入锚碇3顶面的卡槽31内；

（b2-3）将钢护筒连同安装好锚碇3的传感装置一同立置于监测点；

（b2-4）锤击钢护筒，使钢护筒带动安装好锚碇3的传感装置插入土中，直至传感装置的大部分在泥面以下、小部分在泥面以上的位置，然后缓缓提起钢护筒，使水下泥沙逐渐充填空隙，完成传感装置最终的安装。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种传热桥式冲淤传感器，其特征在于：传感器（12）包括电线（121）、密封层（122）、加热块（123）、不锈钢管（124）、隔温层（125）、温度探头（126）、信号线（127）；不锈钢管（124）内中部装有一段隔温层（125）；在隔温层（125）一端安装加热块（123），并连接电线（121）引出；另一端安装温度探头（126），并连接信号线（127）引出；在不锈钢管（124）两侧填塞密封层（122）防水密封。