本发明涉及冻土深度测量技术领域，尤其涉及一种基于压力传感器的冻土深度测量装置。
背景技术：
在冻土区组织生产建设，经常需要进行冻土深度测量。在气候环境变化研究和冻土气象灾害预报等领域，冻土深度测量也是不可或缺的。
现有的冻土观测技术是在每日8时人工进行，观测时一手把冻土器的铁盖连同内管提起，用另一只手摸测内管冰柱所在位置，从壁管刻度线上读出冰柱上下两端的相应刻度数并记录。这种方式不仅操作复杂，耗费大量人力物力，同时人工观测的主观影响较大。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于压力传感器的冻土深度测量装置，其属于一种气象传感器，此设备安装在观测场内有覆盖物的地段，当地表温度降到0℃或0℃以下，土壤结冰时观测，获得冻土深度信息，在冻土器的外管中的内管的内侧安装一列压力传感器，其通过判断压力传感器输出电阻值的变化，实现自动检测冻土深度，检测便捷，无需每日去观测场操作，测量效率和准确度高。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括冻土器的外管、内管、压力传感器和控制器，所述内管位于外管中，内管的底端封闭，所述压力传感器设置在内管上，所述压力传感器与控制器单向通信连接。
进一步的技术方案在于：所述压力传感器为呈一列分布的压力传感器探头阵列。
进一步的技术方案在于：所述压力传感器探头阵列包括324个压力传感器探头，每一个压力传感器探头与控制器单向通信连接。
进一步的技术方案在于：其还包括放大器和模数转换电路，所述压力传感器、放大器、模数转换电路和控制器依次连接。
进一步的技术方案在于：所述压力传感器设置在内管的内侧。
进一步的技术方案在于：在所述内管上设置有内管刻度尺。
进一步的技术方案在于：所述内管为橡皮管。
进一步的技术方案在于：在所述外管上设置有外管刻度尺。
进一步的技术方案在于：所述外管为硬橡胶管。
进一步的技术方案在于：其还包括计算机和互联网，所述控制器通过互联网与计算机连接。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
第一，内管位于外管中，压力传感器设置在内管上，压力传感器与控制器单向通信连接，冻土器的内管中的水结冰时体积膨胀，对内管的内壁压力会发生变化，对压力传感器的压力改变，从而压力传感器输出电阻发生变化，通过判断压力传感器输出电阻值的变化，实现自动检测冻土深度，检测便捷，无需每日去观测场操作，测量效率和准确度高。
第二，压力传感器为呈一列分布的压力传感器探头阵列，就像测量标尺一样，在深度方向上可以有效测量冻土深度。
第三，压力传感器探头阵列包括324个压力传感器探头，可以在深度方向上连续获得324个相应的数据，准确测量冻土深度。
第四，压力传感器、放大器、模数转换电路和控制器依次连接，放大器将压力传感器探头的微量电压信号转换为模数转换电路可读取的0～5v的电压信号，模数转换电路将0～5v的电压信号转换成控制器可识别的数字信号。
第五，压力传感器设置在内管的内侧，可以更好的检测到内管壁压力变化。
第六，内管上设置有内管刻度尺，外管上设置有外管刻度尺，安装时外管和内管的0cm线刻度应平齐，并与地表在同一水平面上，安装简单，校准精度高，该步校准工作是为了准确测量冻土深度。
第七，内管为底端封闭的橡皮管，外管为硬橡胶管，便于在内管中灌注当地自来水并防止内管和外管涨裂。
第八，控制器通过互联网与计算机连接，方便实现在计算机上分析从压力传感器发来的数据，从而判断冻土位置。
附图说明
图1是本发明的结构图；
图2是本发明的结构原理框图；
图3是本发明中压力传感器的数据扫描传输原理图；
图4是本发明中压力传感器的内部连线图。
其中：1外管、2内管、3压力传感器。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-图4所示，本发明公开了一种基于压力传感器的冻土深度测量装置，其包括冻土器的外管1、内管2、电源驱动模块、压力传感器3、放大器、模数转换电路、控制器、互联网和计算机，所述内管2为底端封闭的橡皮管，在内管2上设置有内管刻度尺；所述外管1为硬橡胶管，在外管1上设置有外管刻度尺；所述内管2位于外管1中，所述压力传感器3设置在内管2的内侧；所述压力传感器3为呈一列分布的压力传感器探头阵列，其包括324个压力传感器探头；所述电源驱动模块、压力传感器3、放大器、模数转换电路和控制器依次连接，所述控制器通过互联网与计算机连接，每一个压力传感器探头通过放大器和模数转换电路与控制器连接。
所述压力传感器探头的型号为rfp602。
安装说明：
冻土器的外管1和内管2需安装在观测场内有自然覆盖物的地段；安装时，外管1和内管2的0cm线刻度应平齐，并与地表在同一水平面上；安装时，应采用钻孔法将冻土器的外管1垂直埋入土中，外管1埋放后，把外管1外侧四周与土层之间的空隙用细土充填、捣紧。
在计算机上编制力学分析软件，用于分析从压力传感器3发来的数据，从而判断冻土位置。
使用说明：
在使用本发明检测前需在内管2中灌注当地干净河水、井水或自来水至0cm线刻度处，其通过判断压力传感器3输出电阻值的变化，实现自动检测冻土深度，操作便捷，测量效率和准确度高。
工作原理：
当冻土器的内管2中的水结冰时体积膨胀，其对压力传感器3的压力改变，从而压力传感器3输出电阻发生改变。
每一个压力传感器探头的应变电阻随外界压力的变化成对应关系，通过放大器将输入的微量电压信号转换为模数转换电路可读取的0～5v的电压信号，该电压信号的大小与实际中的压力值成曲线一一对应关系，公式如下：
其中rs为压力传感器探头的应变电阻，rf为比较电阻，vt为应变电压，vout为转换电压。
压力传感器3的数据扫描传输过程中，采用矩阵扫描模式进行扫描，从而传送每一个压力传感器探头检测到的压力变化，从而检测冻土位置。
压力传感器3将施加在压力传感器3感应区的压力转换成电阻信号，根据力-电阻的标定关系曲线得知：压力越大，压力传感器3输出的电阻越小。冻土器的内管2中的水结冰时体积膨胀，对内管2的内壁压力会发生变化，对压力传感器3的压力改变，从而压力传感器3输出电阻发生变化，能够更简便精确地检测冻土深度。
无需操作人员每日去观测场内操作冻土器，通过查看压力传感器3反馈的电阻变化即可判断冻土深度，不仅节省了人力物力，同时还杜绝了现有观测技术中操作人员主观读数误差的现象。