[发明专利]冻土垂直温度梯度检测传感器

说明书

技术领域

本发明涉及温度传感器，具体为冻土垂直温度梯度检测传感器。

背景技术

近些年来，冻土地区人类活动愈发频繁，准确掌握冻土活动层以及多年冻土形成规律是解决冻土地区实际工程问题的基础，也是生态环境建设和国民经济持续稳定发展的要求。冻土的冻胀、融沉以及冻拔作用等对铁路、电力工程施工和安全运营等构成了严重威胁。但有关经验和研究相对匮乏。

气候是冻土存在和发展的决定性因素之一，影响冻土分布的主要气候因子就是地表温度。由于多年冻土层内不同深度上的温度、热流、温度梯度随时间的不同，影响深度也不同，研究冻土温度状况问题，

温度梯度是十分重要的边界条件。

然而，冻土温度梯度的检测数据十分匮乏。在过去几十年冻土的研究工作中，最多、最普遍的温度监测方法是气象台站的人工观测，但是气象站点位置偏僻，站点稀少，分布不够均匀，而且人工检测冻土的温度梯度基本无法实现，一套检测设备只能检测一个PT100 热电阻，若检测温度梯度数据，则与之相对应的需要安装数量若干的检测仪器，造成检测设备的高投入、低效率。

目前，温度梯度数据的检测尚无成熟的方法，现有方法效率低、成本高、不利于广泛应用。

发明内容

本发明解决目前温度梯度数据的检测尚无成熟的方法，现有方法效率低、成本高、不利于广泛应用的问题，提供一种冻土垂直温度梯度检测传感器。实现温度梯度检测，以大幅度提高冻土温度梯度和地表空气温度梯度检测的效率，实现多点温度监测。

本发明是采用如下技术方案实现的：冻土垂直温度梯度检测传感器，包括壳体，壳体内有长方形的温度传感器固定板，温度传感器固定板内嵌有沿长度方向的四根输出总线和若干组沿温度传感器固定板长度方向均布且与输出总线连接的温度传感器导线组，温度传感器导线组由四根导线构成，温度传感器导线组的四根导线一一对应地分别与四根输出总线连接，四根输出总线引出壳体；每个温度传感器导线组对应一个温度传感器安装底座，温度传感器安装底座的一侧端面上开有螺孔，螺孔内插固有四根铜柱且四根铜柱从另一侧端面穿出；温度传感器安装底座另一侧端面（四根铜柱穿出的端面）嵌入温度传感器固定板使四根铜柱一一对应地分别与温度传感器导线组中的四根导线接触连接；每个温度传感器安装底座上安装有一个PT100温度传感器总成，PT100温度传感器总成由温度传感器安装套管和PT100温度传感器构成，温度传感器安装套管一端套于PT100温度传感器的一端、另一端设有与温度传感器安装底座上的螺孔配合的外螺纹，温度传感器安装套管的外螺纹拧入温度传感器安装底座上的螺孔，使螺孔内的四根铜柱与PT100温度传感器上的四个对应端子接触连接，PT100温度传感器的另一端穿过壳体而位于壳体外；壳体内部由环氧树脂绝缘材料浇铸形成环氧树脂填充层。使用时，将该传感器的一半埋入地下、另一半在地上（空气中）或者将传感器全部埋入地下，引出壳体外的四根输出总线（正极、负极与检测线端），分别用于Pt100温度传感器二线制、三线制以及四线制检测，从而分别获得各PT100温度传感器采集的温度信号，实现温度梯度的检测。

本发明是针对寒冷地区的冻土区情况以及实际工程现场应用的难点而设计的一种检测冻土垂直温度梯度和地表空气温度梯度的传感器，通过对多个PT100温度传感器的一体化集成设计，实现温度梯度检测，其结构设计新颖、独特、合理、简单，适合广泛应用。采用高精度Pt100温度传感器，适用于Pt100不同接法，适合在冻土区进行大范围、多点、连续检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1－壳体，2－温度传感器固定板，3－输出总线，4－导线，5－温度传感器安装底座，6－温度传感器安装套管，7－PT100温度传感器，8－填充层，9－固定底座，10－固定支架，11－支撑骨架，12－安装支架。

具体实施方式

冻土垂直温度梯度检测传感器，包括壳体1，壳体内有长方形的温度传感器固定板2，温度传感器固定板2内嵌有沿长度方向的四根输出总线3和若干组沿温度传感器固定板长度方向均布且与输出总线连接的温度传感器导线组，温度传感器导线组由四根导线4构成，温度传感器导线组的四根导线一一对应地分别与四根输出总线3连接，四根输出总线引出壳体1；每个温度传感器导线组对应一个温度传感器安装底座5，温度传感器安装底座5的一侧端面上开有螺孔，螺孔内插固有四根铜柱且四根铜柱从另一侧端面穿出；温度传感器安装底座5另一侧端面（四根铜柱穿出的端面）嵌入温度传感器固定板2使四根铜柱一一对应地分别与温度传感器导线组中的四根导线接触连接；每个温度传感器安装底座5上安装有一个PT100温度传感器总成，PT100温度传感器总成由温度传感器安装套管6和PT100温度传感器7构成，温度传感器安装套管6一端套于PT100温度传感器7的一端、另一端设有与温度传感器安装底座上的螺孔配合的外螺纹，温度传感器安装套管6的外螺纹拧入温度传感器安装底座5上的螺孔，使螺孔内的四根铜柱与PT100温度传感器7上的四个对应端子接触连接，PT100温度传感器7的另一端穿过壳体1而位于壳体外；壳体内部由环氧树脂绝缘材料浇铸形成环氧树脂填充层8。具体实施时，壳体的底部还设置有固定底座9，固定底座9上设置有固定支架10，温度传感器固定板2的一端固定于固定支架10上，这样，温度传感器固定板2在壳体内有更好的支撑固定结构。壳体1为方形柱式，由高聚合聚氯乙烯树脂和嵌入其内的钢支撑骨架11构成，这种结构的壳体具有良好的绝缘性和防水性；壳体1一侧的中部还设置有安装支架12，用螺栓将安装支架12固定于地面上，可很好地实现整个传感器的定位。所述的PT100温度传感器为32个。温度传感器固定板2由酚醛棉纸板制成。四根输出总线3从壳体1的顶部引出。