Устройство для измерения вертикального профиля температуры среды

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в метеорологии для исследования вертикального распределения температуры почвы или грунта. Устройство содержит зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации. Устройство позволяет значительно уменьшить искажение температурного распределения тепловыми потоками через кабель связи за счет того, что кабельный ввод расположен на расстоянии не менее 200 мм от поверхности почвы или грунта, при этом горизонтально уложенная в закрытой траншее начальная часть кабеля, ведущего от зонда к контроллеру (логгеру), имеет длину не менее 1 метра. Технический результат - уменьшение искажения температурного распределения тепловыми потоками через кабель связи. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения профиля температуры почвы, грунта, в том числе многолетнемерзлых грунтов и почв.

Известны Термозонды для измерения профиля температуры среды (RU №№97524, 128323 U1 G01К 3/00). Устройства включают термокосу, с размещенными на ней датчиками температуры, разъем для подключения устройства обработки. Термокоса заключена в резиновую трубку, оба конца которой герметизированы, внутри которой вставлена полиэтиленовая трубка для придания жесткости, верхний конец которой оставлен открытым, и полиэтиленового рукава с герметизированным нижним концом. Измерения производятся в скважинах, полученных с помощью механического или теплового бурения.

Недостатки - устройства могут быть использованы для измерения температуры льда, в том числе торосов и стамух.

Известно Использование автоматических регистрирующих устройств (логгеров) для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов (Криосфера Земли, 2011, т. XV, №1, с. 23-32). Качество температурного мониторинга грунтов и работоспособность логгерных устройств при многолетнем использовании зависит от соблюдения определенных правил установки температурных датчиков в грунтах. Их игнорирование может привести к тому, что даже самая совершенная аппаратура окажется бесполезной.

Недостатком является использование для соединения температурных датчиков с логгером кабеля, составленного из медных жил. Кабель расположен вертикально и является проводником тепла, что приводит к искажению распределения температуры.

Наиболее близким по технической сущности является температурный зонд для измерения профиля температуры почвы TP32MTT_03_D http://www.directindustry.com.ru/prod/delta-ohm/product-25140-1572320.html. Прибор содержит закрепленные в стеклопластиковой трубе температурные сенсоры для одновременного измерения температуры на 7 уровнях: +5 см, 0, -5 см, -10 см, -20 см, -50 см, -1 м относительно поверхности почвы (согласно рекомендациям Всемирной Метеорологической Организации). В верхней части трубы выводится кабель для передачи данных с датчиков. Данные передаются через интерфейс RS485 по протоколу MODBUS RTU на логгер.

Недостатком прибора является вероятность внесения искажения поля температуры вдоль зонда кабелем для передачи данных.

Задача изобретения: уменьшить возмущение температурного режима сенсоров зонда, воздействующее через проводники кабеля.

Технический результат: снижение искажений температуры в заявляемом температурном зонде повышает точность измерений вертикального профиля температуры.

Технический результат достигается тем, что, как и в известном, предлагаемое устройство для измерения вертикального профиля температуры среды содержит зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации.

В отличие от известного в заявленном устройстве, кабельный ввод, соединяющий цепочку температурных сенсоров с контроллером, укреплен на расстоянии не менее 200 мм от верхнего конца защитного корпуса, совпадающего с нулевым уровнем почвы или грунта, а часть горизонтально уложенного кабеля длиной не менее одного метра, считая от зонда, размещена в закрытой траншее.

Использование заявленной конструкции зонда с расположением ответвления кабеля не менее 200 мм от конца зонда обусловлено тем, что линии равной температуры на вертикальном разрезе почвы на этой глубине становятся практически горизонтальными и не пересекают кабель, уложенный горизонтально. Таким образом при изменении температуры почвы кабель и сенсор, расположенный ближе всего к кабелю, нагреваются и остывают синхронно. Меньшая глубина прокладки начальной части кабеля приведет к тому, что на кабель будут воздействовать несколько зон с различной температурой, и вследствие высокой теплопроводности его температура будет отличаться от температуры почвы вокруг ближнего сенсора. Минимальная длина горизонтальной части кабеля 1 м подобрана эмпирически, исходя из опыта эксплуатации термозондов, накопленного лабораторией ЛГИТ. Меньшая длина горизонтальной части кабеля может приводить к тому, что тепловые потоки от конца кабеля, находящегося на другой глубине и имеющего другую температуру, не полностью шунтируются окружающей почвой, успеют по жилам кабеля дойти до зонда и способны искажать распределение тепла в температурных сенсорах.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство содержит зонд 1 в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров 2, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод 3, через который выходит кабель 4, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером (не показан) для считывания информации. Кабельный вывод 3 расположен на расстоянии не менее 200 мм от верхнего конца зонда 1.

Устройство работает следующим образом.

Перед эксплуатацией устройство должно быть установлено стационарно, соблюдая следующие требования:

Устройство располагается в скважине глубиной, равной длине зонда. Верхний конец зонда 1 совпадает с нулевым уровнем почвы или грунта. Рядом со скважиной расположена траншея глубиной не менее 200 мм (на штык лопаты) и длиной не менее 1 м. Начало траншеи совпадает с верхним концом скважины. Конец траншеи ведет в сторону расположения логгера (не показан). Кабель 4 расположен на дне траншеи.

Температурные сенсоры 2, установленные на зонде 1, одновременно измеряют температуру среды на 7 уровнях: +5 см, 0, -5 см, -10 см, -20 см, -50 см, -1 м относительно поверхности почвы (согласно рекомендациям Всемирной Метеорологической Организации). Контроллер-логгер считывает данные сенсоров 2 по протоколу 1-WIRE через кабель 4, проходящему через кабельный ввод 3, и фиксирует их во внутренней памяти.

Источники информации

1. RU 97524 U1 G01К 3/00

2. RU 128323 U1 G01К 3/00

3. П.Я. Константинов, А.Н. Федоров, Т. Мачимура, Г. Ивахана, X. Ябуки, Й. Йижима, Ф. Костар. «Использование автоматических регистрирующих устройств (логгеров) для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов», Криосфера Земли, 2011, т. XV, №1, с. 23-32.

4. Зонд для измерения профиля температуры почвы TP32MTT_03_D http://www.directindustry.com.ru/prod/delta-ohm/product-25140-1572320.html

Устройство для измерения вертикального профиля температуры среды, содержащее зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации, отличающийся тем, что кабельный ввод, соединяющий цепочку температурных сенсоров с контроллером, размещен на расстоянии не менее 200 мм от верхнего конца защитного корпуса, совпадающего с нулевым уровнем почвы или грунта, а часть горизонтально уложенного кабеля длиной не менее одного метра, считая от зонда, размещена в закрытой траншее.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам контроля температуры объектов. .

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет определить момент поверки датчика, работающего в условиях воздействия температуры. .

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повы сить точность контроля тепломассообмена человека с окружающей средой. .

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в испытательных установках входного и выходного контроля электротепловых параметров биполярных транзисторов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе системы контроля состояния почвы на агрономическом объекте. Устройство для дистанционного контроля влажности и температуры почвы включает блок питания, блок обработки данных и подключенные к нему датчики параметров окружающей среды и передающий блок.

Группа изобретений относится к медицине. Устройство для индукции управляемой гипотермии головного мозга субъекта содержит два криоаппликатора, средство охлаждения хладоносителя, гидравлическую систему, средства регистрации температуры по меньшей мере одного участка тела субъекта и средство управления.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры обмотки статора электрической вращающейся машины, охлаждаемой охлаждающим маслом.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для использования в океанографии. Заявлен способ измерения температуры и показателей термической инерции оболочек контактного датчика температуры.

Группа изобретений предназначена для непрерывного измерения и регистрации температуры наружной поверхности трубопроводов с большой точностью и быстрой заменой датчиков температуры аттестованными датчиками, транспортирующих рабочие жидкие среды или сырье и другие различные текучие агенты.

Изобретение относится к области измерения температур, в частности, измерения температуры резания при точении. Исследование процессов резания предполагает измерение и фиксирование различных явлений, протекающих в технологической системе.
Изобретение относится к способам определения содержания (концентрации) воды в нефтесодержащих эмульсиях и отложениях, в отработанных нефтепродуктах и других нефтесодержащих отходах (нефтешламах), а также в почвах и грунтах с мест розлива нефтепродуктов или территорий с высоким уровнем загрязнения углеводородами по другой причине.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для контроля ресурса электрической изоляции сухих силовых трансформаторов. Сигналы с датчика температуры наиболее нагретой точки трансформатора 5, датчика амплитуды вибрации 6 и блок-контакта 3 автоматического выключателя 1 поступают на входы контроллера 8.

Изобретение относится к способам определения температуры нагретой поверхности летательного аппарата (ЛА) и может быть использовано при исследованиях в области аэродинамики, баллистики и т.д.

Изобретение относится к способу измерения температуры намотанного компонента, содержащему подачу известного постоянного тока в калибровочный провод (1) из резистивного материала; причем сопротивление калибровочного провода меняется вместе с температурой согласно известному закону; измерение разности потенциалов между зажимами (7a, 7b) упомянутого калибровочного провода; и этап вычисления, в ходе которого разность потенциалов преобразуется в среднюю температуру калибровочного провода; причем упомянутый калибровочный провод (1) намотан внутри катушки и уложен в ряд витков «Вперед» (5) и в ряд витков «Обратно» (6), объединенных попарно по существу с одинаковыми геометрической формой и местом расположения.

Изобретение относится к области анализа и моделирования разработки нефтяных месторождений. Его использование позволяет за приемлемое для практики расчетное время получить один из наиболее благоприятных вариантов системы разработки или положения интервалов перфорации скважин.

Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано в метеорологии для исследования вертикального распределения температуры почвы или грунта. Устройство содержит зонд в виде вертикальной цепочки цифровых температурных сенсоров, имеющих протокол связи 1-WIRE, соединенных между собой параллельно и имеющих уникальные логические номера; кабельный ввод, через который выходит кабель, соединяющий сенсоры с контроллером-логгером для считывания информации. Устройство позволяет значительно уменьшить искажение температурного распределения тепловыми потоками через кабель связи за счет того, что кабельный ввод расположен на расстоянии не менее 200 мм от поверхности почвы или грунта, при этом горизонтально уложенная в закрытой траншее начальная часть кабеля, ведущего от зонда к контроллеру, имеет длину не менее 1 метра. Технический результат - уменьшение искажения температурного распределения тепловыми потоками через кабель связи. 1 ил.

Наверх