TWI806634B

TWI806634B - 多點式環境感測裝置

Info

Publication number: TWI806634B
Application number: TW111120175A
Authority: TW
Inventors: 蔡文賢; 張永新; 劉原宏; 張育祺
Original assignee: 裕山環境工程股份有限公司
Priority date: 2022-05-31
Filing date: 2022-05-31
Publication date: 2023-06-21
Also published as: TW202348888A

Abstract

一種多點式環境感測裝置，包含第一延伸接桿、第一銜接座、第二延伸接桿、第二銜接座、第一感測器座、第二感測器座、第一感測器、第二感測器、以及環境參數記錄器。第一延伸接桿、第一銜接座、第二延伸接桿、以及第二銜接座依序接合。第一感測器座設於第一銜接座中。第一感測器座具有線路導孔。第二感測器座設於第二銜接座中。第一感測器設於第一感測器座上。第二感測器設於第二感測器座上。第一感測器與第二感測器用以感測二位置之環境參數。環境參數記錄器分別與第一感測器及第二感測器電性連接，以記錄所感測到之環境參數。

Description

多點式環境感測裝置

本揭露是有關於一種感測裝置，且特別是有關於一種地下環境感測裝置。

感測環境中多個點的參數，例如感測一直線上之多個點的溫度時，常見的方式是，根據欲感測的位置，在一桿上開數個固定孔，並在桿中穿設多條熱電偶線來感測固定孔處的溫度，而這樣的方式無法輕易地變換感測位置。

除了上述感測多點溫度的需求外，如要同時在這些位置感測壓力或其他環境參數，結構將會更加複雜。此外，進行地下環境探測時，常見的方式是先以鑿井機具鑿出探測井，再將感測器放入探測井中，而這樣的方式步驟較為繁瑣。

因此，本揭露之一目的就是在提供一種多點式環境感測裝置，其利用延伸接桿、銜接座、與感測器座的裝置組合，可輕易地變換地下環境之感測位置。

本揭露之另一目的就是在提供一種多點式環境感測裝置，其前端可設有鑽孔頭，因此多點式環境感測裝置可直接穿入地面，而可省去將感測器置於地面下之前的鑿井步驟，進而可減少建置時間與建置成本。

本揭露之又一目的就是在提供一種多點式環境感測裝置，其感測器座可搭載多種感測器，因此可同時感測地下環境之溫度、壓力、或其他環境參數。

根據本揭露之上述目的，提出一種多點式環境感測裝置。多點式環境感測裝置適用以感測一路徑上之數個位置的環境參數。此多點式環境感測裝置包含第一延伸接桿、第一銜接座、第二延伸接桿、第二銜接座、第一感測器座、第二感測器座、第一感測器、第二感測器、以及環境參數記錄器。第一延伸接桿、第一銜接座、第二延伸接桿、以及第二銜接座依序接合。第一感測器座設於第一銜接座中，其中第一感測器座具有線路導孔。第二感測器座設於第二銜接座中。第一感測器設於第一感測器座上。第二感測器設於第二感測器座上。第一感測器與第二感測器配置以感測這些位置之環境參數。環境參數記錄器分別與第一感測器及第二感測器電性連接，且配置以記錄第一感測器與第二感測器所感測到之環境參數。

依據本揭露之一實施例，上述之第一延伸接桿之二端部及第二延伸接桿之二端部均具有外螺紋結構。第一銜接座及第二銜接座均具有全內螺紋結構，其中全內螺紋結構配置以螺接外螺紋結構。第一感測器座及第二感測器座均具有全外螺紋結構、以及至少一工具孔，其中全外螺紋結構配置以分別螺接全內螺紋結構，且工具孔配置以容置數個轉動工具。

依據本揭露之一實施例，上述之第一延伸接桿、第一銜接座、第二延伸接桿、及第二銜接座之材料為不鏽鋼。

依據本揭露之一實施例，上述之多點式環境感測裝置更包含鑽孔頭連接在第二銜接座下方。

依據本揭露之一實施例，上述之環境參數包含數個溫度參數。第一感測器座及第二感測器座均為導溫片。第一感測器及第二感測器均為熱電偶線。

依據本揭露之一實施例，上述之導溫片之材料包含銅或碳化矽。

依據本揭露之一實施例，上述之熱電偶線為K型熱電偶線。

依據本揭露之一實施例，上述之多點式環境感測裝置更包含第一鎖固元件及第二鎖固元件。第一感測器座與第二感測器座分別更具有第一固定孔與第二固定孔。第一鎖固元件與第二鎖固元件配置以分別將第一感測器與第二感測器鎖固在第一固定孔及第二固定孔上。

依據本揭露之一實施例，上述之第一鎖固元件及第二鎖固元件之材料為銅。

依據本揭露之一實施例，上述之環境參數包含數個壓力參數。第一感測器及第二感測器均為壓力感測器。第一銜接座及第二銜接座均具有至少一均壓孔。

100:多點式環境感測裝置

110:第一延伸接桿

110h:中空部

120:第一銜接座

120h:中空部

130:第一感測器座

130a:表面

130c:第一固定孔

130h:線路導孔

130p:安裝槽

140:第一感測器

150:第一鎖固元件

160:第一感測器

160a:第一感測元件

160b:第一訊號線

210:第二延伸接桿

220:第二銜接座

230:第二感測器座

230a:表面

230c:第二固定孔

230p:安裝槽

240:第二感測器

250:第二鎖固元件

260:第二感測器

260a:第二感測元件

260b:第二訊號線

300:環境參數記錄器

400:鑽孔頭

900:地面

910:位置

920:位置

A:方塊

P:路徑

ph1:均壓孔

ph2:均壓孔

ST1:外螺紋結構

ST2:全內螺紋結構

ST3:全外螺紋結構

ST4:內螺紋結構

TH:工具孔

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：〔圖1〕係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置的剖面示意圖；〔圖2〕係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一延伸接桿的立體示意圖；〔圖3〕係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一銜接座的立體示意圖；〔圖4〕係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一感測器座的立體示意圖；以及〔圖5〕係繪示圖1之方塊A的放大示意圖。

請參照圖1，其係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置的剖面示意圖。本實施方式之多點式環境感測裝置100可用以感測地面900下之多個位置的環境參數。舉例而言，多點式環境感測裝置100可感測地面900下之路徑P上之二個位置910與920的環境參數。多點式環境感測裝置100主要可包含第一延伸接桿110、第一銜接座120、第二延伸接桿210、第二銜接座220、第一感測器座130、第二感測器座230、環境參數記錄器300、第一感測器140、以及第二感測器240。

第一延伸接桿110、第一銜接座120、第二延伸接桿210、以及第二銜接座220依序接合。舉例而言，第一銜接座120接合在第一延伸接桿110之底端部，第二延伸接桿210接合在第一銜接座120之底端部，第二銜接座220接合在第二延伸接桿210之底端部。

第一延伸接桿110與第二延伸接桿210可延伸多點式環境感測裝置100之整體長度，藉此可增加多點式環境感測裝置100在地面900下之深度。請參照圖2，其係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一延伸接桿的立體示意圖。第一延伸接桿110為具有中空部110h的圓柱體結構，因此感測線路可延伸穿設於第一延伸接桿110中。上述以第一延伸接桿110舉例說明，圖1之第二延伸接桿210具有與第一延伸接桿110相同的結構，於此不再贅述。在一些例子中，第一延伸接桿110與第二延伸接桿210之材料為不鏽鋼或其他適合之材料。

第一銜接座120可銜接第一延伸接桿110與第二延伸接桿210。第二銜接座220可銜接第二延伸接桿210及其他延伸接桿或構件。請參照圖3，其係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一銜接座的立體示意圖。第一銜接座120為具有中空部120h的圓柱體結構。上述以第一銜接座120舉例說明，圖1之第二銜接座220具有與第一銜接座120相同的結構，於此不再贅述。舉例而言，第一銜接座120與第二銜接座220的材料可為不鏽鋼或其他適合之材料。

在一些例子中，透過在第一銜接座120與第二延伸接桿210之間配置額外的延伸接桿、額外的銜接座、或額外的其他構件，多點式環境感測裝置100可感測更多位置的環境參數。此外，透過調整每個延伸接桿的長度，可對應調整多點式環境感測裝置100所感測之各個位置。舉例而言，請參照圖1所示，透過調整第一延伸接桿110之長度，可改變多點式環境感測裝置100所感測之位置910與920，而透過調整第二延伸接桿210之長度，可改變多點式環境感測裝置100所感測的位置920。

第一感測器座130設於第一銜接座120中，用以裝載第一感測器140。第二感測器座230則設於第二銜接座220中，用以裝載第二感測器240。請參照圖4，其係繪示依照本揭露之一實施方式之一種多點式環境感測裝置之第一感測器座的立體示意圖。第一感測器座130可為圓柱體結構，且具有線路導孔130h。線路導孔130h為貫穿第一感測器座130之通孔，因此線路可經由線路導孔130h穿過第一感測器座130。上述以第一感測器座130舉例說明，圖1之第二感測器座230具有與第一感測器座130基本上相同的結構，但可根據使用需求而選擇性地設有線路導孔或不設置線路導孔。

在一些例子中，延伸接桿、銜接座、及感測器座之間可利用螺接的方式連接。具體而言，請同時參照圖2至圖4，第一延伸接桿110之二端部的外側面上均設有外螺紋結構ST1。相同地，圖1之第二延伸接桿210之二端部的外側面上也均設有類似於外螺紋結構ST1之外螺紋結構。如圖3所示，第一銜接座120之內側面上設有全內螺紋結構ST2，且全內螺紋結構ST2可與前述之外螺紋結構ST1對應螺接。相同地，圖1之第二銜接座220之內側面上設有與全內螺紋結構ST2相同之全內螺紋結構。如圖4所示，第一感測器座130之外側面上設有全外螺紋結構ST3。全外螺紋結構ST3可與第一銜接座120之全內螺紋結構ST2對應螺接。藉此，可將第一感測器座130整個螺入第一銜接座120中。同樣地，第二感測器座230亦可整個螺入第二銜接座220中。

在一些示範例子中，第一感測器座130更設有至少一工具孔，例如二工具孔TH。此二工具孔TH可穿設於第一感測器座130之表面130a中。工具孔TH可為未貫穿第一感測器座130之盲孔，或者可為貫穿第一感測器座130之通孔。工具孔TH可容置轉動工具，以利將第一感測器座130旋入第一銜接座120中。在一些其他的例子中，第一感測器座130可僅具有位於其中心的單一個工具孔TH，例如內六角盲孔或內六角通孔。圖1之第二感測器座230具有分別相同於全外螺紋結構ST3與工具孔TH的全外螺紋結構與工具孔，於此不再贅述。

第一感測器140設於第一感測器座130上。第二感測器240設於與第二感測器座230上。在一些例子中，多點式環境感測裝置100可感測溫度。此時，第一感測器 140與第二感測器240可例如為熱電偶線。舉例而言，熱電偶線可為K型熱電偶線或其他合適的熱電偶線。第一感測器座130與第二感測器座230則可例如為導溫片。導溫片具有比一般鋼材更佳的熱傳導速度，且可在其上產生均勻的溫度場，因此可使熱電偶所感測到的溫度更穩定且更精確。在一些示範例子中，導溫片之材料可包含銅、碳化矽、或其他合適的材料。

在一些示範例子中，第一感測器140與第二感測器240可例如以鎖固方式分別設於第一感測器座130與第二感測器座230上。請同時參照圖1、圖4、與圖5，其中圖5係繪示圖1之方塊A的放大示意圖。第一感測器座130可例如設有第一固定孔130c。第一固定孔130c穿設於第一感測器座130之表面130a中。第一固定孔130c可為通孔或盲孔，且可具有內螺紋結構ST4。相同地，第二感測器座230可例如設有第二固定孔230c穿設於第二感測器座230之表面230a中。第二固定孔230c可為通孔或盲孔，且可具有與內螺紋結構ST4相同之內螺紋結構。在這樣的例子中，多點式環境感測裝置100可進一步包含第一鎖固元件150與第二鎖固元件250。第一鎖固元件150與第二鎖固元件250可例如為螺絲。第一鎖固元件150與第二鎖固元件250之材料可為導熱性佳的材料，例如銅或其他適合之材料。第一鎖固元件150之螺紋與第一固定孔130c之內螺紋結構ST4對應，而可鎖入第一固定孔130c中。第二鎖固元件250之螺紋與第二固定孔230c 之內螺紋結構對應，而可鎖入第二固定孔230c中。

將第一鎖固元件150鎖入第一固定孔130c時，利用第一鎖固元件150將熱電偶線之第一感測器140的一端壓制在第一感測器座130之表面130a上，以將第一感測器140固接在第一感測器座130上。同樣地，利用第二鎖固元件250將熱電偶線之第二感測器240的一端壓制在第二感測器座230之表面230a上，藉此將第二感測器240固接在第二感測器座230上。

在一些例子中，多點式環境感測裝置100可感測壓力。在這樣的例子中，多點式環境感測裝置100進一步包含另一種第一感測器160與另一種第二感測器260，其中第一感測器160與第二感測器260均為壓力感測器。請同時參照圖1與圖5，第一感測器160包含第一感測元件160a及第一訊號線160b，第二感測器260包含第二感測元件260a及第二訊號線260b。第一銜接座120與第二銜接座220可分別設有至少一均壓孔ph1與ph2。第一感測器座130與第二感測器座230可分別設有安裝槽130p與230p。第一感測元件160a與第二感測元件260a可安裝在安裝槽130p與230p中。環境的壓力可分別透過第一銜接座120之均壓孔ph1傳至第一感測元件160a，以及透過第二銜接座220之均壓孔ph2傳至第二感測元件260a。第一感測器160利用第一感測元件160a來感測環境的壓力，且利用第一訊號線160b來傳輸第一感測元件160a所感測到的壓力訊號。在一些其他的例子中，可在均壓孔ph1與ph2的外側設置濾網，例如金屬濾網，以避免汙染物進入。

本揭露之多點式環境感測裝置可利用前述之相對應的特徵同時進行環境之溫度及壓力的感測。在一些其他的例子中，可根據實際需求選擇性地移除用以感測溫度或壓力的相關特徵，以單獨進行環境之溫度或壓力的感測。除了溫度及壓力的感測之外，本揭露之多點式環境感測裝置可利用與在此所述類似的方式來進行其他環境參數的感測。

第一感測器140及第二感測器240分別與環境參數記錄器300電性連接。環境參數記錄器300可記錄第一感測器140與第二感測器240所感測到的環境參數。舉例而言，環境參數記錄器300所記錄的環境參數可包含在位置910及位置920所感測到之溫度參數、壓力參數、或溫度參數與壓力參數。

在一些例子中，如圖1所示，多點式環境感測裝置100可更包含錐狀之鑽孔頭400。鑽孔頭400連接於第二銜接座220之下方。透由鑽孔頭400，可將多點式環境感測裝置100直接穿設於地面900下，因此可省去將多點式環境感測裝置100置於地面900下之前的鑿井步驟。在一些其他例子中，鑽孔頭400與第二銜接座220之間可設有額外的延伸接桿。

在上述之例子中，路徑P為直線路徑。然而，在一些其他的例子中，路徑P可為曲線路徑或具有直角的路徑。舉例而言，可透過延伸接桿的彎折來達成非直線路徑上之多個位置的環境感測。

由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露之多點式環境感測裝置利用延伸接桿、銜接座、與感測器座的裝置組合，可輕易地變換地下環境之感測位置。

由上述之實施方式可知，本揭露之另一優點為本揭露之多點式環境感測裝置之前端可設有鑽孔頭，因此多點式環境感測裝置可直接穿入地面，而可省去將感測器置於地面下之前的鑿井步驟，進而可減少建置時間與建置成本。

由上述之實施方式可知，本揭露之又一優點就是因為本揭露之多點式環境感測裝置之感測器座可搭載多種感測器，因此可同時感測地下環境之溫度、壓力、或其他環境參數。

雖然本揭露已以實施方式揭示如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。