專利名稱：：地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于地下水動(dòng)力學(xué)測(cè)量
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種地下水滲透流速測(cè)
背景技術(shù)：
：對(duì)于地下水滲透流速的測(cè)量，其測(cè)量方法是在測(cè)井中投入放射源，通過射線傳感元件記錄射線強(qiáng)度，測(cè)定不同時(shí)刻測(cè)井內(nèi)的放射源強(qiáng)度后，利用不同時(shí)刻測(cè)井內(nèi)放射源強(qiáng)度和點(diǎn)稀釋定理求得地下水滲透流速。現(xiàn)有技術(shù)中常用基于蓋革管作為傳感元件的測(cè)滲系統(tǒng)。蓋革管根據(jù)射線對(duì)氣體的電離作用制成，通常的結(jié)構(gòu)是在密閉的玻璃管內(nèi)以金屬絲為陰極，在玻璃管的另一端以金屬蓋為陽極，玻璃管內(nèi)充滿惰性氣體。當(dāng)射線進(jìn)入玻璃管內(nèi)，會(huì)使惰性氣體發(fā)生電離，產(chǎn)生瞬時(shí)脈沖電壓，因此可以根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生脈沖電壓的次數(shù)記錄射線強(qiáng)度。對(duì)于利用蓋革管作為射線傳感元件的地下水滲透流速測(cè)量裝置，為測(cè)量測(cè)井內(nèi)的放射源強(qiáng)度，首先射線須穿透玻璃管；其次射線須電離惰性氣體以產(chǎn)生脈沖電壓，因此其工作效率較低。同時(shí)，為了減少射線進(jìn)入蓋革管時(shí)的能量損失，玻璃管壁都非常薄，極易破碎，容易造成儀器的損壞。再者，現(xiàn)有的地下水滲透流速測(cè)量裝置中，探頭分成探測(cè)、電路控制、投源器等相互隔離的部分，有多個(gè)接縫都需要做密封處理，密封過程復(fù)雜，且有一處密封出現(xiàn)問題都會(huì)引起系統(tǒng)癱瘓，易帶來探頭漏水而無法工作等問題；投源器采用單孔出源結(jié)構(gòu)，容易導(dǎo)致投源不均的現(xiàn)象。另外，現(xiàn)有的測(cè)量裝置儀器笨重，攜帶非常不方便，不易于野外作業(yè)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，能克服上述基于蓋革管射線傳感器的測(cè)滲系統(tǒng)的缺陷，解決現(xiàn)有設(shè)備工作效率低、測(cè)量精度和可靠性低、儀器穩(wěn)定性和便攜性差等問題，同時(shí)減少放射源的使用，是一種安全、可靠、操作簡(jiǎn)便且便于攜帶，又能保證測(cè)量精度的地下水滲透流速智能測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，包括探頭和智能終端設(shè)備，其特征在于所述探頭包括測(cè)量/控制組件、投源器和通訊接口，測(cè)量/控制組件包括Nal晶體、光電倍增管和控制電路，Nal晶體置于光電倍增管前端，光電倍增管與控制電路連接；投源器和通訊接口分別與測(cè)量/控制組件內(nèi)的控制電路連接；所述的探頭通過通訊接口與藍(lán)牙無線通訊裝置連接，藍(lán)牙無線通訊裝置以藍(lán)牙通訊方式與智能終端設(shè)備連接。本實(shí)用新型的智能測(cè)量?jī)x測(cè)量地下水滲透流速的方法，是在測(cè)井中投入放射源，投源的方法有點(diǎn)投和整孔標(biāo)記兩種方法，由測(cè)量/控制組件記錄放射源的射線強(qiáng)度，即Nal晶體受到射線激發(fā)發(fā)出光子，光電倍增管接收光子并放大，控制電路根據(jù)光電倍增管電壓變化確定射線強(qiáng)度；測(cè)定出不同時(shí)刻測(cè)井內(nèi)的放射源強(qiáng)度后，由藍(lán)牙無線通訊裝置將數(shù)據(jù)發(fā)送至智能終端設(shè)備，由智能終端設(shè)備保存并進(jìn)行處理。所述的測(cè)量腔制組件中，Nal晶體、光電倍增管和控制電路都置于探頭內(nèi)部，設(shè)計(jì)為固定連接并形成整體結(jié)構(gòu)。所述的測(cè)量/控制組件內(nèi)的控制電路與光電倍增管、投源器和通訊接口連接，可由單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，探頭中投源操作、數(shù)據(jù)測(cè)量、采集以及通訊由單片微型機(jī)控制。所述探頭內(nèi)部設(shè)有電源提供探頭所需的電能，并提供光電倍增管工作所需的高壓。所述的通訊接口與藍(lán)牙無線通訊裝置之間由通訊電纜連接，如實(shí)施例中所采用的2芯電纜，電纜能承受50kg的拉力，控制電路通過RS-485通訊方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙無線通訊裝置。探頭所采集的數(shù)據(jù)通過通訊接口由藍(lán)牙無線通訊裝置發(fā)送至智能終端設(shè)備，智能終端設(shè)備保存并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并對(duì)裝置進(jìn)行控制。所述的智能終端設(shè)備為帶有操作系統(tǒng)的智能終端設(shè)備，如微型計(jì)算機(jī)或筆記本電腦，優(yōu)選基于內(nèi)嵌操作系統(tǒng)的便攜設(shè)備。所述的智能終端設(shè)備功能結(jié)構(gòu)上包括投源模塊、測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。其中，投源模塊主要功能是啟動(dòng)/關(guān)閉投源器；測(cè)量模塊主要功能啟動(dòng)/關(guān)閉測(cè)量/控制組件，接收/保存經(jīng)藍(lán)牙發(fā)送到智能終端系統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)處理模塊主要功能是，處理接收到的數(shù)據(jù)，輸出流速值及流速隨深度變化圖等測(cè)量結(jié)果。除采用現(xiàn)有各種投源器外，本實(shí)用新型的測(cè)量?jī)x還對(duì)投源器進(jìn)行雙出源口優(yōu)化設(shè)計(jì)，以對(duì)稱投源的方式達(dá)到均勻標(biāo)記測(cè)井內(nèi)水體的目的。所述的投源器分為隔離的動(dòng)力腔和投源腔，動(dòng)力腔和投源腔由連動(dòng)設(shè)備連接，動(dòng)力腔內(nèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)連動(dòng)設(shè)備工作，連動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)投源腔內(nèi)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；在投源腔對(duì)稱的位置布置兩個(gè)投源口。投源時(shí)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力腔內(nèi)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，投源腔內(nèi)螺旋槳在連動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，投源腔體內(nèi)的放射源受到壓力作用從對(duì)稱的出源口出源，實(shí)現(xiàn)雙出源口對(duì)稱投源方式。本實(shí)用新型的地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，光電倍增管比蓋革管射線傳感器更靈敏，測(cè)量精度更高，使用少量放射源即可完成地下水流速測(cè)量；儀器工作效率高，可減少放射性源的使用量，不僅更有效的保護(hù)了環(huán)境，同時(shí)也減少了射線對(duì)人體的損傷。探頭設(shè)計(jì)上測(cè)量和控制電路的整體設(shè)計(jì)，減少了探頭接口，大大降低了儀器探頭進(jìn)水的概率，更實(shí)現(xiàn)了僅利用帶有操作系統(tǒng)的智能終端設(shè)備取代現(xiàn)有技術(shù)中儀器箱加筆記本電腦的模式，大大簡(jiǎn)化了儀器設(shè)備，提高了地下水滲透流速智能測(cè)量系統(tǒng)的便攜性，更易于在野外作業(yè)。投源器的雙出源口設(shè)計(jì)，通過對(duì)稱投源的方式達(dá)到均勻標(biāo)記測(cè)井內(nèi)水體的目的，測(cè)量數(shù)據(jù)更可靠?？傊?，本實(shí)用新型能提高儀器工作效率，減少放射源的使用，提高儀器的安全可靠性以及便攜性。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不以具體實(shí)施方式為限，而是由權(quán)利要求的范圍加以限定。圖1是本實(shí)用新型中探頭的模塊結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實(shí)用新型中探頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實(shí)用新型中智能終端設(shè)備的功能模塊圖圖4是本實(shí)用新型用于野外測(cè)量的工作示意圖圖5是投源器結(jié)構(gòu)示意圖圖中1是探頭內(nèi)的測(cè)量/控制組件、2是Nal晶體、3是光電倍增管、4是控制電路、5是電源、6是投源器、7是通訊接口、8是通訊電纜、9是無線藍(lán)牙通訊裝置、IO是智能終端設(shè)備、ll是地層、12是測(cè)井、21是動(dòng)力腔、22是投源腔、23是電機(jī)、24是連動(dòng)設(shè)備、25、26是出源口、27是螺旋槳。具體實(shí)施方式一種地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，包括探頭、藍(lán)牙無線通訊裝置9和智能終端設(shè)備10，探頭上的通訊接口7用2芯通訊電纜8(電纜能承受50kg的拉力)與藍(lán)牙無線通訊裝置9連接，探頭和智能終端設(shè)備10通過藍(lán)牙無線通訊裝置9進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。如圖1和圖2，探頭包括測(cè)量/控制組件1、投源器6和通訊接口7。其結(jié)構(gòu)是探頭內(nèi)的測(cè)量/控制組件1采用Nal晶體2為射線傳感器，Nal晶體2固定在光電倍增管3前面；測(cè)量/控制組件內(nèi)的控制電路4為單片機(jī)系統(tǒng)，光電倍增管3與控制電路4相連并固定在控制電路4的電路板上；因此Nal晶體2、光電倍增管3和控制電路4固定連接并形成整體結(jié)構(gòu)。投源器6和通訊接口7再與測(cè)量/控制組件1中的控制電路4連接。電源5提供探頭的工作電源，其中光電倍增管3工作的高壓，由電源5經(jīng)逆變、放大和整流等過程將直流電轉(zhuǎn)換形成，電源5由水銀開關(guān)控制，探頭置于測(cè)井內(nèi)時(shí)便自動(dòng)接通。探頭的工作原理是，控制電路4控制探頭將投源器6中的放射源注入測(cè)井并啟動(dòng)測(cè)量和采集數(shù)據(jù)，Nal晶體2受到射線激發(fā)發(fā)出光子，光電倍增管3接收光子并將信號(hào)放大，控制電路4讀取光電倍增管3輸出的電壓信號(hào)確定射線強(qiáng)度，控制電路4控制通訊接口7將采集的數(shù)據(jù)通過RS-485通訊方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙無線通訊裝置9，由藍(lán)牙無線通訊裝置9以無線藍(lán)牙的傳輸方式發(fā)送到智能終端設(shè)備10。如圖3，智能終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量的控制和數(shù)據(jù)處理，為基于內(nèi)嵌windowsmobile系統(tǒng)的便攜設(shè)備，主要包括三個(gè)模塊投源模塊、測(cè)量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。投源模塊負(fù)責(zé)啟動(dòng)/關(guān)閉投源器。測(cè)量模塊用于測(cè)量不同時(shí)刻測(cè)井內(nèi)射線強(qiáng)度，能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，并啟動(dòng)/關(guān)閉測(cè)量并接收/保存測(cè)量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的后期處理，首先根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及相應(yīng)參數(shù)設(shè)置計(jì)算輸出地下水滲透流速，并輸出沿測(cè)井深度方向的流速變化圖。如圖4，將所述的智能測(cè)量?jī)x用于實(shí)際測(cè)量。測(cè)量前在地層11鉆孔形成測(cè)井12，用通訊電纜8將探頭上的通訊接口7與藍(lán)牙無線通訊裝置9連接后，將探頭放入測(cè)井12，由智能終端設(shè)備10發(fā)送指令到控制電路4控制探頭的投源與測(cè)量。上述智能測(cè)量?jī)x，探頭中采用的投源器設(shè)計(jì)為雙出源口，如圖5所示。投源器結(jié)構(gòu)長(zhǎng)150mm，直徑38mm，投源器分為隔離的動(dòng)力腔21和投源腔22;動(dòng)力腔21內(nèi)電機(jī)23驅(qū)動(dòng)連動(dòng)設(shè)備24，連動(dòng)設(shè)備24為相鄰安置且相互平行的一對(duì)內(nèi)嵌磁鐵的圓盤，其帶動(dòng)投源腔22內(nèi)的螺旋槳27;在投源腔22對(duì)稱的位置布置兩個(gè)出源口25、26。用清水將投源器6注滿后，注入放射源。投源時(shí)啟動(dòng)電機(jī)23帶動(dòng)動(dòng)力腔21內(nèi)連動(dòng)設(shè)備，投源腔22內(nèi)螺旋槳27在連動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，投源腔體內(nèi)的放射源水體受到壓力作用從對(duì)稱的出源口25、26出源，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)稱投源。用所述的智能測(cè)量?jī)x進(jìn)行放射源強(qiáng)度測(cè)定，并與現(xiàn)有儀器進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)定時(shí)l秒為一個(gè)計(jì)數(shù)周期，總計(jì)數(shù)時(shí)間15秒，分別記錄在無源即自然狀態(tài)下和有源即有放射源狀態(tài)下，現(xiàn)有儀器計(jì)數(shù)率和本實(shí)用新型的智能測(cè)量?jī)x的計(jì)數(shù)率。自然狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)過程是，分別將現(xiàn)有儀器和本實(shí)用新型放在室內(nèi)，且無任何放射性源干擾，在相同的時(shí)間周期下記錄下太陽輻射粒子強(qiáng)度。有放射源狀態(tài)下實(shí)驗(yàn)過程是，依次將同一放射源與現(xiàn)有儀器和本實(shí)用新型放置在室內(nèi)，且放射源與儀器之間距離相等，在相同的周期下，分別記錄放射強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>試驗(yàn)證明不管在自然狀態(tài)下或者在有放射源作用下，本實(shí)用新型的智能測(cè)量?jī)x計(jì)數(shù)率都明顯較現(xiàn)有儀器計(jì)數(shù)率高，可見本實(shí)用新型能大大提高儀器的工作效率。同樣的條件下，本實(shí)用新型的智能測(cè)量?jī)x使用少量放射源即可獲得現(xiàn)有儀器使用相對(duì)大量放射源才能達(dá)到的效果，因此本實(shí)用新型能大大節(jié)約了放射源的使用，保護(hù)了環(huán)境和試驗(yàn)者的安全。權(quán)利要求1、一種地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，包括探頭和智能終端設(shè)備，其特征在于所述探頭包括測(cè)量/控制組件、投源器和通訊接口，測(cè)量/控制組件包括NaI晶體、光電倍增管和控制電路，NaI晶體置于光電倍增管前端，光電倍增管與控制電路連接；投源器和通訊接口分別與測(cè)量/控制組件內(nèi)的控制電路連接；所述的探頭通過通訊接口與藍(lán)牙無線通訊裝置連接，藍(lán)牙無線通訊裝置以藍(lán)牙通訊方式與智能終端設(shè)備連接。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的測(cè)量/控制組件中，Nal晶體、光電倍增管和控制電路固定連接并形成整體結(jié)構(gòu)置于探頭內(nèi)部。3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的測(cè)量/控制組件內(nèi)的控制電路為單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的通訊接口與藍(lán)牙無線通訊裝置之間由通訊電纜連接。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于智能終端設(shè)備包括投源模塊、測(cè)量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于投源模塊用于啟動(dòng)/關(guān)閉投源器。7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于測(cè)量模塊用于啟動(dòng)/關(guān)閉測(cè)量/控制組件，接收/保存經(jīng)藍(lán)牙無線通訊裝置發(fā)送到智能終端設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于數(shù)據(jù)處理模塊用于數(shù)據(jù)處理并輸出測(cè)量結(jié)果。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的投源器分為隔離的動(dòng)力腔和投源腔，動(dòng)力腔和投源腔由連動(dòng)設(shè)備連接，動(dòng)力腔內(nèi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)連動(dòng)設(shè)備工作，連動(dòng)設(shè)備帶動(dòng)投源腔內(nèi)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；在投源腔對(duì)稱的位置布置兩個(gè)出源口。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能測(cè)量?jī)x，其特征在于智能終端設(shè)備是基于內(nèi)嵌windowsmobile系統(tǒng)的便攜設(shè)備。專利摘要一種地下水滲透流速智能測(cè)量?jī)x，包括探頭和智能終端設(shè)備，探頭包括測(cè)量/控制組件、投源器和通訊接口，測(cè)量/控制組件包括NaI晶體、光電倍增管和控制電路，光電倍增管、投源器和通訊接口分別與所述的控制電路連接；探頭通過通訊接口與藍(lán)牙無線通訊裝置連接，藍(lán)牙無線通訊裝置以藍(lán)牙通訊方式與智能終端設(shè)備連接。本實(shí)用新型測(cè)量精度和工作效率高，大大減少放射性源的使用，既有效保護(hù)環(huán)境，又減少射線對(duì)人體的損傷。探頭上的整體設(shè)計(jì)，減少了探頭接口，有效保障儀器在測(cè)井中安全穩(wěn)定工作。投源器的對(duì)稱出源設(shè)計(jì)，可達(dá)到均勻投源的目的。基于藍(lán)牙技術(shù)的無線控制和便攜設(shè)備的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了設(shè)備，更易于在野外作業(yè)。文檔編號(hào)G01V5/00GK201364389SQ20092003573公開日2009年12月16日申請(qǐng)日期2009年3月18日優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日發(fā)明者統(tǒng)林,亮陳,陳建生申請(qǐng)人:河海大學(xué)