專利名稱：地下水流速流向高精度測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬水文地質(zhì)測(cè)井領(lǐng)域，涉及一種利用測(cè)量單井中同位素示蹤劑量來顯示地下水流速流向的測(cè)量裝置。
利用放射性指示劑在單井中測(cè)定地下水流速流向的方法是Moser(1957)和Maither(1963)分別提出的。于是有多種見諸面世的測(cè)定地下水流速流向的裝置。最早的有接桿式定向探頭；后來有波蘭I.B.Hazza發(fā)明的P-32吸附與X膠片定向測(cè)速裝置；日本落合敏郎的三層同位素稀釋室定向測(cè)速裝置；W.Drost和Kiotz等設(shè)計(jì)的棉紗網(wǎng)吸附測(cè)向、活性炭吸附測(cè)向裝置；美國(guó)專利4051368、英國(guó)專利2009921和1598837介紹的中子活化測(cè)向測(cè)速裝置；德國(guó)慕尼黑水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室W.Drost1982年測(cè)定地下水流速流向的新式示蹤探頭；中國(guó)專利85107160、86104175介紹的熱釋光和電離室同位素示蹤測(cè)量裝置等。上述發(fā)明雖達(dá)到了測(cè)量地下水流速流向的要求，但在實(shí)際應(yīng)用中，它們都存在測(cè)量精度不高的缺陷，而且接桿式只適用于淺井測(cè)量，且操作麻煩；各種吸附式易造成污染，對(duì)深井及井徑有一定要求；中子活化，成本高，且存在防護(hù)問題；德國(guó)的新式探頭，工藝復(fù)雜，造價(jià)昂貴，推廣使用受到限制；熱釋光、電離室雖工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，卻測(cè)量數(shù)據(jù)少，周期長(zhǎng)。
本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，提供一種測(cè)量精度高，自動(dòng)化程度好，測(cè)量項(xiàng)目齊全，工藝簡(jiǎn)便，成本低廉，使用安全可靠方便的地下水流速流向高精度測(cè)量裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案一種地下水流速流向高精度測(cè)量裝置，它由信號(hào)處理電路和放射性探測(cè)體、磁探測(cè)器及壓力傳感器組成，其中信號(hào)處理電路位于罩體內(nèi)，其特征在于放射性探測(cè)體由柱形腔體和放射性探測(cè)器構(gòu)成，其柱形腔體是在非磁性柱體上豎直開有多個(gè)其內(nèi)徑和深度與放射性探測(cè)器的直徑和長(zhǎng)度相吻合的安裝孔，用于放置多個(gè)放射性探測(cè)器，在柱形腔體的一端設(shè)有磁探測(cè)器，在柱形腔體另一端設(shè)有壓力傳感器，且磁探測(cè)器的基準(zhǔn)線應(yīng)指向多個(gè)放射性探測(cè)器中的被設(shè)定的零位放射性探測(cè)器，信號(hào)處理電路外的罩體位于放射性探測(cè)體上端，它們連為一體，各放射性探測(cè)器的輸出及磁探測(cè)器和壓力傳感器的輸出均與信號(hào)處理電路的輸入相連，信號(hào)處理電路的輸出通過導(dǎo)線連至地面計(jì)算機(jī)。
本實(shí)用新型首次將放射性探測(cè)器與磁探測(cè)器有機(jī)地結(jié)合在一起，利用放射性探測(cè)器確定地下水流向，利用磁探測(cè)器確定所測(cè)出的地下水流向與大地北極之間的夾角，故探測(cè)精度大大提高。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，投源采用電動(dòng)活塞注入，流速采用計(jì)數(shù)管測(cè)量，定向采用弱磁元件探測(cè)，動(dòng)水壓力采用壓力傳感器，所有探測(cè)器通過信號(hào)處理電路與地面計(jì)算機(jī)相連，并由其控制，故自動(dòng)化程度高，測(cè)量項(xiàng)目齊全，測(cè)量速度快，且工藝簡(jiǎn)單，使用方便。另外，由于采用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)，使放射性同位素的投源量降低，故減少了環(huán)境污染，安全性高，可靠性好，可大面積普及推廣應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路原理示意圖。
如圖1，本實(shí)用新型由信號(hào)處理電路1和放射性探測(cè)體2、磁探測(cè)器3及壓力傳感器4組成，其中信號(hào)處理電路1位于罩體5內(nèi)，本實(shí)用新型的特點(diǎn)是，放射性探測(cè)體2由柱形腔體6和放射性探測(cè)器7構(gòu)成，其柱形腔體6是在非磁性柱體上豎直開有多個(gè)其內(nèi)徑和深度與放射性探測(cè)器7的直徑和長(zhǎng)度相吻合的安裝孔8，用于放置多個(gè)放射性探測(cè)器7，放射性探測(cè)器7可選用蓋革計(jì)數(shù)管，如型號(hào)為J404βγ、J402βγ、J304βγ等的計(jì)數(shù)管，也可選用閃爍計(jì)數(shù)管，如碘化鈉、碘化銫、碘化鉀等閃爍計(jì)數(shù)管。在柱形腔體6的一端設(shè)有磁探測(cè)器3，它可選用弱磁探測(cè)器，如型號(hào)為MX100、MX1001、MX1002等弱磁探測(cè)器，也可選用磁通門式磁探測(cè)器，如高斯計(jì)、磁場(chǎng)探頭、磁力計(jì)等，還可選用霍爾探磁元件作為磁探測(cè)器。在柱形腔體6另一端設(shè)有壓力傳感器4，壓力傳感器可采用硅壓阻式壓力傳感器，也可采用石英壓力傳感器或振動(dòng)筒式壓力傳感器，且磁探測(cè)器3的基準(zhǔn)線應(yīng)指向多個(gè)放射性探測(cè)器7中的被設(shè)定的零位放射性探測(cè)器7，信號(hào)處理電路1外的罩體5位于放射性探測(cè)體2上端，它們連為一體，各放射性探測(cè)器7的輸出及磁探測(cè)器3和壓力傳感器4的輸出均與信號(hào)處理電路1的輸入相連，信號(hào)處理電路1的輸出通過導(dǎo)線9連至地面計(jì)算機(jī)10(如筆記本電腦)。
本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路1如圖2，它由串行A/D轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)理器、F/D變換器及中央處理器CPU組成，磁探測(cè)器3的輸出通過串行A/D轉(zhuǎn)換器接至CPU，壓力傳感器4的輸出通過信號(hào)調(diào)理器和F/D變換器接至CPU，各放射性探測(cè)器7的輸出也通過串行A/D轉(zhuǎn)換器接至CPU，CPU的輸出通過串行接口及導(dǎo)線9接至地面筆記本電腦10。
本實(shí)用新型中，柱形腔體6的多個(gè)安裝孔8可為3-10個(gè)，它們均勻布置，磁探測(cè)器3可水平安置在柱形腔體6上端的凹口內(nèi)，并由信號(hào)處理電路1的罩體5封蓋，壓力探測(cè)器4可安置在柱形腔體6底面，并由底蓋封蓋。
在放射性探測(cè)體2下端可連有投源器12，該投源器12由電機(jī)13、同位素容器14和活塞15組成，電機(jī)13上面與柱形腔體6下端相連(此時(shí)可省去底蓋)，電機(jī)13下面與容器14上口相連，容器14內(nèi)設(shè)有同位素溶液16，其下部側(cè)壁開有多個(gè)微孔17，電機(jī)13的電機(jī)軸11位于容器14內(nèi)中心，其上螺紋連有活塞15。
本實(shí)用新型工作時(shí)，將本實(shí)用新型的裝置放入打好的井孔水中，其井中所處位置應(yīng)位于被測(cè)層的位置，其信號(hào)處理電路1引出的導(dǎo)線9連至井外的筆記本電腦10或測(cè)量?jī)x器，當(dāng)安置完畢后，可通過地面筆記本電腦10控制信號(hào)處理電路1使投源器12的電機(jī)13工作，電機(jī)軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，其螺紋結(jié)構(gòu)使活塞15向下移動(dòng)，將容器14內(nèi)的放射性同位素溶液16從容器14下部的微孔17擠出，使井中的水均勻地標(biāo)記上同位素。投源結(jié)束后，信號(hào)處理電路1就控制各探測(cè)器通電工作，壓力傳感器4將測(cè)得的信號(hào)通過信號(hào)處理電路1處理后送至電腦10，顯示出本實(shí)用新型裝置所處的位置深度。同時(shí)各放射性探測(cè)器7(如蓋革計(jì)數(shù)管)開始計(jì)數(shù)，當(dāng)投源器12投出的同位素溶液16均勻標(biāo)記在井中水時(shí)，如果井中水是靜止的，則各計(jì)數(shù)管7測(cè)量的計(jì)數(shù)是相同的，并從地面電腦10中顯示出來，如果井中水流動(dòng)，則流動(dòng)水體的放射性同位素標(biāo)記呈不均勻分布，即靠近含水層流入井內(nèi)方向的計(jì)數(shù)管7測(cè)量的同位素計(jì)數(shù)就小，而靠近井內(nèi)流出含水層方向的計(jì)數(shù)管7測(cè)量的同位素計(jì)數(shù)就大，這樣各計(jì)數(shù)管7將測(cè)量的計(jì)數(shù)通過電腦10處理后就能將水流的方向顯示出來。但該水流顯示的流動(dòng)方向是相對(duì)于零位計(jì)數(shù)管7的水流方向，工作人員由于在地面無法知道零位計(jì)數(shù)管7與大地磁極的相對(duì)方位，所以仍不能得知水流的實(shí)際方向，故本實(shí)用新型接入了高精度磁探測(cè)器3(如高精度弱磁探測(cè)器)，該磁探測(cè)器3的基準(zhǔn)線由于始終指向零位計(jì)數(shù)管7，故磁探測(cè)器3就始終指示出零位計(jì)數(shù)管7與大地北極之間的夾角，該夾角與零位計(jì)數(shù)管7和水流之間的夾角進(jìn)行疊加計(jì)算處理后，就能在電腦10中顯示出水流與大地北極之間的實(shí)際流向。
測(cè)流速時(shí)，根據(jù)流速的大小來確定測(cè)量的次數(shù)和時(shí)間，此時(shí)各計(jì)數(shù)管7測(cè)得的計(jì)數(shù)疊加在一起作為一個(gè)計(jì)數(shù)管7的計(jì)數(shù)，由于地下水流動(dòng)的速度與井內(nèi)同位素溶液6的稀釋速度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，故只要測(cè)得每次計(jì)數(shù)管7的計(jì)數(shù)大小和時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系就可經(jīng)過電腦10處理顯示出水流速度。
權(quán)利要求1.一種地下水流速流向高精度測(cè)量裝置，它由信號(hào)處理電路和放射性探測(cè)體、磁探測(cè)器及壓力傳感器組成，其中信號(hào)處理電路位于罩體內(nèi)，其特征在于放射性探測(cè)體由柱形腔體和放射性探測(cè)器構(gòu)成，其柱形腔體是在非磁性柱體上豎直開有多個(gè)其內(nèi)徑和深度與放射性探測(cè)器的直徑和長(zhǎng)度相吻合的安裝孔，用于放置多個(gè)放射性探測(cè)器，在柱形腔體的一端設(shè)有磁探測(cè)器，在柱形腔體另一端設(shè)有壓力傳感器，且磁探測(cè)器的基準(zhǔn)線應(yīng)指向多個(gè)放射性探測(cè)器中的被設(shè)定的零位放射性探測(cè)器，信號(hào)處理電路外的罩體位于放射性探測(cè)體上端，它們連為一體，各放射性探測(cè)器的輸出及磁探測(cè)器和壓力傳感器的輸出均與信號(hào)處理電路的輸入相連，信號(hào)處理電路的輸出通過導(dǎo)線連至地面計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向高精度測(cè)量裝置，其特征在于放射性探測(cè)器可選用蓋革計(jì)數(shù)管，也可選用閃爍計(jì)數(shù)管；磁探測(cè)器可選用弱磁探測(cè)器，也可選用磁通門式磁探測(cè)器，還可選用霍爾探磁元件作為磁探測(cè)器；壓力傳感器可采用硅壓阻式壓力傳感器，也可采用石英壓力傳感器或振動(dòng)簡(jiǎn)式壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向高精度測(cè)量裝置，其特征在于柱形腔體的多個(gè)安裝孔可為3-10個(gè)，它們均勻布置，磁探測(cè)器可水平安置在柱形腔體上端的凹口內(nèi)，并由信號(hào)處理電路的罩體封蓋，壓力探測(cè)器可安置在柱形腔體底面，并由底蓋封蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水流速流向高精度測(cè)量裝置，其特征在于在放射性探測(cè)體下端可連有投源器，該投源器由電機(jī)、同位素容器和活塞組成，電機(jī)上面與柱形腔體下端相連，電機(jī)下面與容器上口相連，容器內(nèi)設(shè)有同位素溶液，其下部側(cè)壁開有多個(gè)微孔，電機(jī)的電機(jī)軸位于容器內(nèi)中心，其上螺紋連有活塞。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種地下水流速流向高精度測(cè)量裝置,它由信號(hào)處理電路和放射性探測(cè)體、磁探測(cè)器及壓力傳感器組成,放射性探測(cè)體由柱形腔體和放射性探測(cè)器構(gòu)成,其柱形腔體是在非磁性柱體上豎直開有多個(gè)安裝孔,用于放置多個(gè)放射性探測(cè)器,在柱形腔體的一端設(shè)有磁探測(cè)器,其另一端設(shè)有壓力傳感器,磁探測(cè)器的基準(zhǔn)線應(yīng)指向被設(shè)定的零位放射性探測(cè)器,各探測(cè)器的輸出均與信號(hào)處理電路的輸入相連,信號(hào)處理電路的輸出通過導(dǎo)線連至地面計(jì)算機(jī)。
文檔編號(hào)G01F1/56GK2344756SQ9822787
公開日1999年10月20日 申請(qǐng)日期1998年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月18日
發(fā)明者杜國(guó)平, 王律 申請(qǐng)人:江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原子能農(nóng)業(yè)利用研究所