专利名称：一种地下水流速流向探测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水文地质参数探测领域，特别涉及岩土体地下水流动方向以及地下水流动速度的探测装置。
背景技术：
现有技术中，常用的地下水流速流向探测方法是采用钻孔内的示踪试验，有多孔示踪试验与单孔示踪试验等。多孔示踪试验一般包括一个投源口与若干个监测孔，在投源口内投入示踪剂，在监测孔内监测示踪剂浓度的变化，由于孔的数量较多，所以试验成本高，试验周期长；对于单孔示踪试验，是一种基于单孔稀释理论的流速流向探测方法，在目前地下水流速流向探测中有着广泛的应用，但是，为了保障测量结果的准确性，单孔示踪法 一般使用放射性同位素作为示踪剂，放射性同位素的使用会对环境以及试验人员的健康产生危害，极大地限制了它的使用和推广。基于以上分析，本设计人针对现有的地下水流速流向探测装置进行研究改进，本
案由此产生。
实用新型内容本实用新型的目的，在于提供一种地下水流速流向探测装置，其以电导为示踪剂，其探测结果准确，适用性强，且不会对环境以及操作人员的健康产生危害。为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是一种地下水流速流向探测装置，包括数据终端、测试终端和投源模块，其中，数据终端包括控制模块及分别与其连接的计算模块、显示模块、第一通讯模块；投源模块包括投源器和投源驱动电机，投源驱动电机设置在投源器的下方，并在控制模块的控制下驱动投源器进行投源；测试终端包括偶数对电导电极、交流激励模块、通道切换模块、量程切换模块、数据采集模块、数据处理模块和第二通讯模块，偶数对电导电极均匀排布在以投源器的投源口为圆心的圆周上，第二通讯模块与数据终端中的第一通讯模块建立通讯连接，通道切换模块与各电导电极连接，交流激励模块与第二通讯模块连接，并在控制模块的控制下产生正弦交流信号施加于被测液体；量程切换模块的输入端连接第二通讯模块，输出端则连接数据采集模块，所述数据采集模块的输出端经由数据处理模块连接第二通讯模块。采用上述方案后，本实用新型通过投射电导液作为示踪剂，在投源口周围设置电导电极，地下水的流动会使电导液浓度不均匀，因此，下游的电极探测到的电导值大于上游电极。通过各对电极探测的电导值随时间的变化，得出电导液浓度随时间而改变的空间分布，从而判断出地下水的流动方向并进一步计算地下水的流速大小，具有以下有益效果(I)本实用新型利用电导为示踪剂进行地下水流速流向的探测，不会对环境造成污染，也不会对操作人员的健康产生危害，且造价低廉，容易实现；(2)利用本实用新型的探测装置进行参数探测时，操作方便，准确性高，具有更广泛的适用性；[0010](3)本实用新型基于地下水流速的广义稀释模型，电导分布具有很好的规律性与稳定性，使探测结果准确，且重复性好；(4)本实用新型采用高精度电导传感探头，电导测量准确，测量结果精度有很好的保证。
图I是本实用新型所述的以电导为示踪剂探测地下水流速流向的流程图；图2是本实用新型所述的以电导为示踪剂探测地下水流速流向装置的整体架构图；图3是本实用新型所述的以电导为示踪剂探测地下水流速流向装置的原理图；图4是图3的俯视·[0016]图5是本实用新型所述方法与装置得到的地下水流向判断图；图6是本实用新型所述方法与装置得到的地下水流速判断图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细说明。首先配合图2及图3所示，本实用新型提供一种地下水流速流向探测装置，包括数据终端、测试终端和投源模块，下面分别介绍。数据终端包括显示模块、控制模块、计算模块和第一通讯模块，所述计算模块与控制模块连接，在控制模块的命令下将测试终端的探测数据转化为电导值；显示模块与控制模块连接，在控制模块的命令下进行相关显示；第一通讯模块与控制模块连接，用于在控制模块与测试终端之间建立数据传输。投源模块包括投源器和投源驱动电机，投源驱动电机设置在投源器下方，并与控制模块电性连接，在控制模块的命令下实现投源的目的。测试终端包括偶数对电导电极、交流激励模块、通道切换模块、量程切换模块、数据采集模块、数据处理模块和第二通讯模块，其中，偶数对电导电极均匀排布在以投源器的投源口为圆心的圆周上，第二通讯模块与数据终端中的第一通讯模块建立通信连接，进行数据传输；通道切换模块与各电导电极连接，用于在控制模块的控制下选定某一对电极通道；交流激励模块与第二通讯模块连接，在控制模块的控制下产生正弦交流信号施加于被测液体；量程切换模块与第二通讯模块连接，在控制模块的控制下根据测得的电阻值切换至合适的量程；数据采集模块与量程切换模块连接，以其选定的量程得到测量值，并送入数据处理模块；数据处理模块的输出端连接第二通讯模块，将测量值进行处理后通过第二通讯模块传送到数据终端。实际使用时，可配合图3和图4所示，将测试终端和投源模块设置在一起，具体来说，密封的金属套管I分为上下两部分，将测试终端设置在金属套管I的上部，而下部设置投源器2，并以投源器2的投源口 21为中心，在圆周上等间距布置8根电导电极3 ;投源器2采用非接触磁驱动的活塞式投源器，其下方的密闭金属套管内，放置投源驱动电机4，通过带动投源器2活塞底部的磁把手，带动螺纹旋转，缓慢推进投源活塞，从而达到均匀投源的目的。[0024]测量时，首先通过控制模块发出开始探测的命令，该命令通过通讯模块进入测试终端，首先通过通道切换模块依次选定8对电极通道，顺序测量电导，选定某一个通道后，由交流激励模块产生正弦交流信号(将正弦交流信号施加于被测液体，可以防止极化产生误差)，并经由所选定通道的两个电极，将交流电压施加于被测液体，并开始探测(采用的探测原理是测量该两个电极之间的液体电阻值，测量信号经过后面的数据处理模块进行处理后，发送到数据终端，并最终换算为电导值)，此时，根据所测得的电阻值，由量程切换模块切换至合适的量程，再由数据采集模块进行数据采集，采集到的信号为模拟电压信号，在数据处理模块中进行信号放大后进行AD转换，最后将转换好的数字信号通过第二通讯模块，采用485通讯传输到数据终端；数据终端接收到数字信号后，经由计算模块将探测信号转化为电导值，并由显示模块进行显示。如图I所示，是本实用新型在工作时的一般步骤，包括以下内容(I)以投源口为圆心，在周围圆周上等间距地设置8对电导电极； (2)通过数据终端控制投源器均匀投射电导液，并以一定时间为间隔，周期性探测8对电极间的电导值；(3)经过一段时间后，利用同一时刻测量到的电导值，以电导值大小为矢量大小，以投源口到各对电极连接中点的方向为矢量方向，得到8个电导矢量，利用矢量合成方法，将矢量利用平行四边形法则进行叠加，得到地下水的流动方向，判断地下水流向的原理图可参照图5所示；(4)绘制电导值随时间而变化的空间分布，根据电导值空间分布与时间的关系，根据点稀释定律，计算得到地下水的流动速度(见式I)，判断地下水流速的原理图可参照图6所示。vf(z) = ^-Xn-(I)
f Iat N其中，r为套管半径，α为流场畸变系数，N0为初始浓度值，N为t时刻浓度值。以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种地下水流速流向探测装置，其特征在于包括数据终端、测试终端和投源模块，其中，数据终端包括控制模块及分别与其连接的计算模块、显示模块、第一通讯模块；投源模块包括投源器和投源驱动电机，投源驱动电机设置在投源器的下方，并在控制模块的控制下驱动投源器进行投源；测试终端包括偶数对电导电极、交流激励模块、通道切换模块、量程切换模块、数据采集模块、数据处理模块和第二通讯模块，偶数对电导电极均匀排布在以投源器的投源口为圆心的圆周上，第二通讯模块与数据终端中的第一通讯模块建立通讯连接，通道切换模块与各电导电极连接，交流激励模块与第二通讯模块连接，并在控制模块的控制下产生正弦交流信号施加于被测液体；量程切换模块的输入端连接第二通讯模块，输出端则连接数据采集模块，所述数据采集模块的输出端经由数据处理 模块连接第二通讯模块。
专利摘要本实用新型公开一种地下水流速流向探测装置，包括数据终端、测试终端和投源模块，其中，数据终端包括控制模块及分别与其连接的计算模块、显示模块、第一通讯模块；投源模块包括投源器和投源驱动电机，投源驱动电机设置在投源器的下方；测试终端包括偶数对电导电极、交流激励模块、通道切换模块、量程切换模块、数据采集模块、数据处理模块和第二通讯模块。此装置以电导为示踪剂，其探测结果准确，适用性强，且不会对环境以及操作人员的健康产生危害。
文档编号G01P5/08GK202562946SQ20122017831
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者许波琴, 陈亮, 李刚, 黄德文, 詹沪成 申请人:河海大学