本發(fā)明涉及冰川溫度測量技術(shù)領(lǐng)域，具體是指對冰芯鉆孔不同深度溫度進行測量的裝置。

背景技術(shù)：

冰川溫度是冰川物理狀態(tài)的一項重要指標(biāo)，它反映了冰川發(fā)育的氣候、環(huán)境及運動條件?，F(xiàn)在的冰川溫度是過去和現(xiàn)在諸多因素相互作用的結(jié)果，冰川溫度隨深度的變化可反映過去冰川表面溫度變化的某些情況。冰芯鉆孔溫度研究已成為冰芯研究的一項常規(guī)內(nèi)容，其對了解整個冰川的水熱條件、冰川變化和冰芯記錄的準(zhǔn)確性都有非常重要的意義。冰芯鉆孔是利用冰芯鉆機從冰川表面垂直向下鉆取冰芯后形成的，其直徑大致在9.2~9.3cm。由于野外時間緊迫，冰芯鉆孔溫度的測量一般在冰芯鉆取完成后讓鉆孔溫度平衡1~2天后進行，以消除冰芯鉆取過程對冰溫的擾動，但是，由于冰川流動作用和風(fēng)吹雪的緣故，往往會造成冰芯鉆孔的封閉，影響冰芯鉆孔溫度的測量。

目前冰芯鉆孔不同深度溫度主要利用單探頭熱敏電阻溫度計進行測量，測量時把單探頭固定在重物上（一般為金屬），以利探頭在鉆孔內(nèi)下墜，然后利用線盤將連接單探頭的導(dǎo)線直接下放到鉆孔內(nèi)一定深度，平衡一端時間（0.5~1小時）后利用高精度萬用表測量延伸到冰芯鉆孔外的導(dǎo)線另一端測量電阻，最后利用校正的電阻-溫度公式，將電阻轉(zhuǎn)換為溫度，獲得冰芯鉆孔不同深度的溫度。但是這種單探頭熱敏電阻溫度計測量冰芯鉆孔不同深度溫度有如下缺點：

1、單探頭一般固定在重物邊緣，探頭相對于固定重物，其尺寸很小，因此在探頭下降到冰芯鉆孔一定深度后，在無法直接觀測探頭位置的情況下，單探頭與冰芯鉆孔內(nèi)壁接觸的可能性較小，導(dǎo)致無法直接測量冰芯鉆孔一定深度內(nèi)壁的溫度，而只是鉆孔一定深度處空氣的溫度，這樣會造成冰芯鉆孔溫度測量的較大誤差，影響冰芯鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確性。

2、由于單探頭只是冰芯鉆孔一定深度的單點測量值，其影響因素（如空氣擾動、探頭損害、導(dǎo)線折損、無法接觸鉆孔內(nèi)壁等）較多，具有一定的偶然性，其測量值可能無法完全代表冰芯鉆孔一定深度冰溫，進一步增加了冰芯鉆孔溫度測量的誤差。

3、探頭的固定重物如金屬的熱導(dǎo)率很高，這勢必增加探頭與環(huán)境溫度的熱平衡時間，影響了鉆孔溫度測量效率，也很可能影響鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種冰芯鉆孔溫度測量裝置，該裝置設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，可減少冰芯鉆孔溫度測量的誤差，增強冰芯鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確性，為冰川溫度研究提供可靠的數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種冰芯鉆孔溫度測量裝置，由圓柱體、導(dǎo)線引出孔、單探頭包埋孔、單探頭、導(dǎo)線、絞線盤和電阻測量頭組成。圓柱體上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔，圓柱體外中部輻射狀均勻分布四個與導(dǎo)線引出孔底部相通的單探頭包埋孔，單探頭包埋孔從圓柱體外緣到導(dǎo)線引出孔底部的導(dǎo)出通道向下傾斜，導(dǎo)線端部分為四根單線，四根單線與單探頭相連，單探頭利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔內(nèi)，單探頭露出在圓柱體外，導(dǎo)線利用聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線包埋在導(dǎo)線引出孔內(nèi)，然后從導(dǎo)線引出口引出，導(dǎo)線纏繞在絞線盤上，導(dǎo)線上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽，導(dǎo)線在末端分四根單線，四根單線與出露在絞線盤外的單探頭電阻測量頭相連。

本發(fā)明的優(yōu)點和產(chǎn)生的有益效果是：

1、本發(fā)明采用四個包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)并出露在圓柱體外周的熱敏電阻探頭，探頭與探頭之間的直線距離略小于冰芯鉆孔直徑，這樣不但不影響圓柱體在冰芯鉆孔內(nèi)的下降，而且至少可以保證1個探頭能與冰芯鉆孔內(nèi)壁直接接觸，獲得的測量值能比較真實地反映冰芯鉆孔一定深度的實際冰溫。但在實際應(yīng)用時，采用同時獲得的四個溫度平均值作為冰芯鉆孔一定深度的冰溫值，減少了單探頭單點測量的偶然性和誤差，可以提高冰芯鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明采用的聚四氟乙烯圓柱體作為探頭的載體，可以保護包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)的單探頭受外力的破壞。此外，聚四氟乙烯圓柱體具有較大的密度和極小的熱導(dǎo)率，這樣一方面聚四氟乙烯圓柱體作為重物有利于探頭在冰芯鉆孔內(nèi)垂直下降，另一方面也減少了聚四氟乙烯圓柱體對探頭的影響，減少了探頭與環(huán)境溫度的平衡時間，提高了工作效率和冰芯鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確性。

3、四單探頭和導(dǎo)線都包埋在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)，向下傾斜的單探頭包埋孔可以增加單探頭和導(dǎo)線在聚四氟乙烯圓柱體內(nèi)的穩(wěn)固性，減少因為導(dǎo)線在冰芯鉆孔內(nèi)頻繁上下提放的機械運動而造成單探頭和導(dǎo)線的松動及扯斷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明圓柱體縱向半剖面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明：

如圖1和圖2所示，一種冰芯鉆孔溫度測量裝置，是由聚四氟乙烯制作的圓柱體1、導(dǎo)線引出孔2、單探頭包埋孔3、單探頭4、導(dǎo)線5、絞線盤6和電阻測量頭7組成。圓柱體1直徑小于冰芯鉆孔直徑，圓柱體1上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔2，圓柱體1外中部輻射狀均勻分布四個與導(dǎo)線引出孔2底部相通的單探頭包埋孔3，單探頭包埋孔3從圓柱體1外緣到導(dǎo)線引出孔2底部的導(dǎo)出通道向下傾斜，導(dǎo)線端部分為四根單線，四根單線與單探頭4相連，單探頭4利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔3內(nèi)，單探頭4露出在圓柱體1外，利用聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線5包埋在導(dǎo)線引出孔2內(nèi)，然后從導(dǎo)線引出口2引出，導(dǎo)線5纏繞在絞線盤6上，導(dǎo)線5上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽，導(dǎo)線5在末端分四根單線，四根單線與出露在絞線盤6外的單探頭電阻測量頭7相連。

野外實際應(yīng)用時，在冰芯鉆孔正上方放置三角支架和滑輪，圓柱體1放置在地面，四根單探頭導(dǎo)線繞過滑輪。測量時，首先用手提起四根單探頭導(dǎo)線將圓柱體1從冰芯鉆孔洞口處垂直降入冰芯鉆孔內(nèi)，然后用手搖動絞線盤6的轉(zhuǎn)動手柄，讓圓柱體1在重力的作用下在冰芯鉆孔內(nèi)垂直下降，四根單探頭導(dǎo)線通過滑輪滑動。當(dāng)圓柱體1根據(jù)四根單探頭導(dǎo)線上的深度標(biāo)簽下降到一定深度時停止搖動絞線盤6的轉(zhuǎn)動手柄，固定住四根單探頭導(dǎo)線，遮蓋冰芯鉆孔洞口，記錄探頭開始平衡時間。一般從冰芯鉆孔的上部開始向下測量，深度分辨率根據(jù)研究需要，上部每1~2米設(shè)置一個測點，下部每3~5米設(shè)置一個測點。每一深度溫度測量的平衡時間（0.5~1.5小時）保持一致，到達平衡時間后，利用fluke189型高精度萬用表從絞線盤6外部的單探頭電阻測量頭7上分別測量每個單探頭4的電阻值并記錄。完成測量后，松開固定的導(dǎo)線5，搖動絞線盤6的轉(zhuǎn)動手柄，讓圓柱體1繼續(xù)下降到下一個深度測量點進行測量。依次測量冰芯鉆孔不同深度的溫度，最后搖動絞線盤6的轉(zhuǎn)動手柄讓圓柱體1從冰芯鉆孔上升至洞口并取出，完成整個冰芯鉆孔溫度測量。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種冰芯鉆孔溫度測量裝置，其結(jié)構(gòu)特征是圓柱體上部中心設(shè)有導(dǎo)線引出孔，圓柱體外中部分布四個與導(dǎo)線引出孔底部相通的單探頭包埋孔，單探頭包埋孔從圓柱體外緣到導(dǎo)線引出孔底部的導(dǎo)出通道向下傾斜，導(dǎo)線端部分為四根單線，四根單線與單探頭相連，單探頭利用聚氨酯泡沫膠包埋在單探頭包埋孔內(nèi)，單探頭露出在圓柱體外，聚氨酯泡沫膠將導(dǎo)線包埋在導(dǎo)線引出孔內(nèi)，然后從導(dǎo)線引出口引出，導(dǎo)線纏繞在絞線盤上，導(dǎo)線上每隔1米設(shè)有深度標(biāo)簽，導(dǎo)線在末端分四根單線，四根單線與出露在絞線盤外的單探頭電阻測量頭相連。本發(fā)明設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，可減少冰芯鉆孔溫度測量的誤差，增強冰芯鉆孔溫度測量的準(zhǔn)確性，為冰川溫度研究提供可靠的數(shù)據(jù)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉亞平;侯書貴;徐建中;王超敏;杜志恒;張王濱
受保護的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.08.04