CN2344756Y - 地下水流速流向高精度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种地下水流速流向高精度测量装置,它由信号处理电路和放射性探测体、磁探测器及压力传感器组成,放射性探测体由柱形腔体和放射性探测器构成,其柱形腔体是在非磁性柱体上竖直开有多个安装孔,用于放置多个放射性探测器,在柱形腔体的一端设有磁探测器,其另一端设有压力传感器,磁探测器的基准线应指向被设定的零位放射性探测器,各探测器的输出均与信号处理电路的输入相连,信号处理电路的输出通过导线连至地面计算机。
Description
本实用新型属水文地质测井领域，涉及一种利用测量单井中同位素示踪剂量来显示地下水流速流向的测量装置。
利用放射性指示剂在单井中测定地下水流速流向的方法是Moser(1957)和Maither(1963)分别提出的。于是有多种见诸面世的测定地下水流速流向的装置。最早的有接杆式定向探头；后来有波兰I.B.Hazza发明的P-32吸附与X胶片定向测速装置；日本落合敏郎的三层同位素稀释室定向测速装置；W.Drost和Kiotz等设计的棉纱网吸附测向、活性炭吸附测向装置；美国专利4051368、英国专利2009921和1598837介绍的中子活化测向测速装置；德国慕尼黑水文地质实验室W.Drost1982年测定地下水流速流向的新式示踪探头；中国专利85107160、86104175介绍的热释光和电离室同位素示踪测量装置等。上述发明虽达到了测量地下水流速流向的要求，但在实际应用中，它们都存在测量精度不高的缺陷，而且接杆式只适用于浅井测量，且操作麻烦；各种吸附式易造成污染，对深井及井径有一定要求；中子活化，成本高，且存在防护问题；德国的新式探头，工艺复杂，造价昂贵，推广使用受到限制；热释光、电离室虽工艺简单，造价低廉，却测量数据少，周期长。
本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种测量精度高，自动化程度好，测量项目齐全，工艺简便，成本低廉，使用安全可靠方便的地下水流速流向高精度测量装置。
本实用新型的技术解决方案：
一种地下水流速流向高精度测量装置，它由信号处理电路和放射性探测体、磁探测器及压力传感器组成，其中信号处理电路位于罩体内，其特征在于放射性探测体由柱形腔体和放射性探测器构成，其柱形腔体是在非磁性柱体上竖直开有多个其内径和深度与放射性探测器的直径和长度相吻合的安装孔，用于放置多个放射性探测器，在柱形腔体的一端设有磁探测器，在柱形腔体另一端设有压力传感器，且磁探测器的基准线应指向多个放射性探测器中的被设定的零位放射性探测器，信号处理电路外的罩体位于放射性探测体上端，它们连为一体，各放射性探测器的输出及磁探测器和压力传感器的输出均与信号处理电路的输入相连，信号处理电路的输出通过导线连至地面计算机。
本实用新型首次将放射性探测器与磁探测器有机地结合在一起，利用放射性探测器确定地下水流向，利用磁探测器确定所测出的地下水流向与大地北极之间的夹角，故探测精度大大提高。本实用新型结构简单，成本低，投源采用电动活塞注入，流速采用计数管测量，定向采用弱磁元件探测，动水压力采用压力传感器，所有探测器通过信号处理电路与地面计算机相连，并由其控制，故自动化程度高，测量项目齐全，测量速度快，且工艺简单，使用方便。另外，由于采用本实用新型的结构，使放射性同位素的投源量降低，故减少了环境污染，安全性高，可靠性好，可大面积普及推广应用。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的信号处理电路原理示意图。
如图1，本实用新型由信号处理电路1和放射性探测体2、磁探测器3及压力传感器4组成，其中信号处理电路1位于罩体5内，本实用新型的特点是，放射性探测体2由柱形腔体6和放射性探测器7构成，其柱形腔体6是在非磁性柱体上竖直开有多个其内径和深度与放射性探测器7的直径和长度相吻合的安装孔8，用于放置多个放射性探测器7，放射性探测器7可选用盖革计数管，如型号为J404βγ、J402βγ、J304βγ等的计数管，也可选用闪烁计数管，如碘化钠、碘化铯、碘化钾等闪烁计数管。在柱形腔体6的一端设有磁探测器3，它可选用弱磁探测器，如型号为MX100、MX1001、MX1002等弱磁探测器，也可选用磁通门式磁探测器，如高斯计、磁场探头、磁力计等，还可选用霍尔探磁元件作为磁探测器。在柱形腔体6另一端设有压力传感器4，压力传感器可采用硅压阻式压力传感器，也可采用石英压力传感器或振动筒式压力传感器，且磁探测器3的基准线应指向多个放射性探测器7中的被设定的零位放射性探测器7，信号处理电路1外的罩体5位于放射性探测体2上端，它们连为一体，各放射性探测器7的输出及磁探测器3和压力传感器4的输出均与信号处理电路1的输入相连，信号处理电路1的输出通过导线9连至地面计算机10(如笔记本电脑)。
本实用新型的信号处理电路1如图2，它由串行A/D转换器、信号调理器、F/D变换器及中央处理器CPU组成，磁探测器3的输出通过串行A/D转换器接至CPU，压力传感器4的输出通过信号调理器和F/D变换器接至CPU，各放射性探测器7的输出也通过串行A/D转换器接至CPU，CPU的输出通过串行接口及导线9接至地面笔记本电脑10。
本实用新型中，柱形腔体6的多个安装孔8可为3-10个，它们均匀布置，磁探测器3可水平安置在柱形腔体6上端的凹口内，并由信号处理电路1的罩体5封盖，压力探测器4可安置在柱形腔体6底面，并由底盖封盖。
在放射性探测体2下端可连有投源器12，该投源器12由电机13、同位素容器14和活塞15组成，电机13上面与柱形腔体6下端相连(此时可省去底盖)，电机13下面与容器14上口相连，容器14内设有同位素溶液16，其下部侧壁开有多个微孔17，电机13的电机轴11位于容器14内中心，其上螺纹连有活塞15。
本实用新型工作时，将本实用新型的装置放入打好的井孔水中，其井中所处位置应位于被测层的位置，其信号处理电路1引出的导线9连至井外的笔记本电脑10或测量仪器，当安置完毕后，可通过地面笔记本电脑10控制信号处理电路1使投源器12的电机13工作，电机轴11转动，其螺纹结构使活塞15向下移动，将容器14内的放射性同位素溶液16从容器14下部的微孔17挤出，使井中的水均匀地标记上同位素。投源结束后，信号处理电路1就控制各探测器通电工作，压力传感器4将测得的信号通过信号处理电路1处理后送至电脑10，显示出本实用新型装置所处的位置深度。同时各放射性探测器7(如盖革计数管)开始计数，当投源器12投出的同位素溶液16均匀标记在井中水时，如果井中水是静止的，则各计数管7测量的计数是相同的，并从地面电脑10中显示出来，如果井中水流动，则流动水体的放射性同位素标记呈不均匀分布，即靠近含水层流入井内方向的计数管7测量的同位素计数就小，而靠近井内流出含水层方向的计数管7测量的同位素计数就大，这样各计数管7将测量的计数通过电脑10处理后就能将水流的方向显示出来。但该水流显示的流动方向是相对于零位计数管7的水流方向，工作人员由于在地面无法知道零位计数管7与大地磁极的相对方位，所以仍不能得知水流的实际方向，故本实用新型接入了高精度磁探测器3(如高精度弱磁探测器)，该磁探测器3的基准线由于始终指向零位计数管7，故磁探测器3就始终指示出零位计数管7与大地北极之间的夹角，该夹角与零位计数管7和水流之间的夹角进行叠加计算处理后，就能在电脑10中显示出水流与大地北极之间的实际流向。
测流速时，根据流速的大小来确定测量的次数和时间，此时各计数管7测得的计数叠加在一起作为一个计数管7的计数，由于地下水流动的速度与井内同位素溶液6的稀释速度有对应关系，故只要测得每次计数管7的计数大小和时间的对应关系就可经过电脑10处理显示出水流速度。
Claims (4)
1、一种地下水流速流向高精度测量装置，它由信号处理电路和放射性探测体、磁探测器及压力传感器组成，其中信号处理电路位于罩体内，其特征在于放射性探测体由柱形腔体和放射性探测器构成，其柱形腔体是在非磁性柱体上竖直开有多个其内径和深度与放射性探测器的直径和长度相吻合的安装孔，用于放置多个放射性探测器，在柱形腔体的一端设有磁探测器，在柱形腔体另一端设有压力传感器，且磁探测器的基准线应指向多个放射性探测器中的被设定的零位放射性探测器，信号处理电路外的罩体位于放射性探测体上端，它们连为一体，各放射性探测器的输出及磁探测器和压力传感器的输出均与信号处理电路的输入相连，信号处理电路的输出通过导线连至地面计算机。
2、根据权利要求1所述的地下水流速流向高精度测量装置，其特征在于放射性探测器可选用盖革计数管，也可选用闪烁计数管；磁探测器可选用弱磁探测器，也可选用磁通门式磁探测器，还可选用霍尔探磁元件作为磁探测器；压力传感器可采用硅压阻式压力传感器，也可采用石英压力传感器或振动简式压力传感器。
3、根据权利要求1所述的地下水流速流向高精度测量装置，其特征在于柱形腔体的多个安装孔可为3-10个，它们均匀布置，磁探测器可水平安置在柱形腔体上端的凹口内，并由信号处理电路的罩体封盖，压力探测器可安置在柱形腔体底面，并由底盖封盖。
4、根据权利要求1所述的地下水流速流向高精度测量装置，其特征在于在放射性探测体下端可连有投源器，该投源器由电机、同位素容器和活塞组成，电机上面与柱形腔体下端相连，电机下面与容器上口相连，容器内设有同位素溶液，其下部侧壁开有多个微孔，电机的电机轴位于容器内中心，其上螺纹连有活塞。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN 98227872 CN2344756Y (zh) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 地下水流速流向高精度测量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 98227872 CN2344756Y (zh) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 地下水流速流向高精度测量装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN2344756Y true CN2344756Y (zh) | 1999-10-20 |
Family
ID=33978107
Family Applications (1)
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| CN 98227872 Expired - Fee Related CN2344756Y (zh) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 地下水流速流向高精度测量装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN2344756Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105223379A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-06 | 武汉工程大学 | 一种岩土渗流监测传感器及制备方法 |
-
1998
- 1998-09-18 CN CN 98227872 patent/CN2344756Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105223379A (zh) * | 2015-09-29 | 2016-01-06 | 武汉工程大学 | 一种岩土渗流监测传感器及制备方法 |
| CN105223379B (zh) * | 2015-09-29 | 2018-06-08 | 武汉工程大学 | 一种岩土渗流监测传感器及制备方法 |
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