專利名稱：：一種地下水滲透流速智能測量裝置的制作方法
技術領域：
：本發明屬于地下水動力學測量
技術領域：
，涉及一種地下水滲透流速測量裝置。
背景技術：
：對于地下水滲透流速的測量，其測量方法是在測井中投入放射源，通過射線傳感元件記錄射線強度，測定不同時刻測井內的放射源強度后，利用不同時刻測井內放射源強度和點稀釋定理求得地下水滲透流速。現有技術中常用基于蓋革管作為傳感元件的測滲系統。蓋革管根據射線對氣體的電離作用制成，通常的結構是在密閉的玻璃管內以金屬絲為陰極，在玻璃管的另一端以金屬蓋為陽極，玻璃管內充滿惰性氣體。當射線進入玻璃管內，會使惰性氣體發生電離，產生瞬時脈沖電壓，因此可以根據一定時間內產生脈沖電壓的次數記錄射線強度。對于利用蓋革管作為射線傳感元件的地下水滲透流速測量裝置，為測量測井內的放射源強度，首先射線須穿透玻璃管；其次射線須電離惰性氣體以產生脈沖電壓，因此其工作效率較低。同時，為了減少射線進入蓋革管時的能量損失，玻璃管壁都非常薄，極易破碎，容易造成儀器的損壞。再者，現有的地下水滲透流速測量裝置中，探頭分成探測、電路控制、投源器等相互隔離的部分，有多個接縫都需要做密封處理，密封過程復雜，且有一處密封出現問題都會引起系統癱瘓，易帶來探頭漏水而無法工作等問題；投源器采用單孔出源結構，容易導致投源不均的現象。另外，現有的測量裝置儀器笨重，攜帶非常不方便，不易于野外作業。本發明的目的在于提供一種地下水滲透流速智能測量裝置，能克服上述基于蓋革管射線傳感器的測滲系統的缺陷，解決現有設備工作效率低、測量精度和可靠性低、儀器穩定性和便攜性差等問題，同時減少放射源的使用，是一種安全、可靠、操作簡便且便于攜帶，又能保證測量精度的地下水滲透流速智能測量系統。本發明的技術解決方案如下一種地下水滲透流速智能測量裝置，包括探頭和智能終端設備，其特征在于所述探頭包括測量/控制組件、投源器和通訊接口，測量/控制組件包括Nal晶體、光電倍增管和控制電路，采用NaI晶體為射線傳感器并設置于光電倍增管前端，光電倍增管與控制電路連接；投源器和通訊接口分別與測量/控制組件內的控制電路連接；所述的探頭通過通訊接口與藍牙無線通訊裝置連接，藍牙無線通訊裝置以藍牙通訊方式與智能終端設備連接。本發明的智能測量裝置測量地下水滲透流速的方法，是在測井中投入放射源，投源的方法有點投和整孔標記兩種方法，由測量/控制組件記錄放射源的射線強度，即Nal晶體受到射線激發發出光子，光電倍增管接收光子并放大，控制電路根據光電倍增管電壓變化確定射線強度；測定出不同時刻測井內的放射源強度后，由藍牙無線通訊裝置將數據發送至智能終端設備，由智能終端設備保存并進行處理。所述的測量/控制組件中，Nal晶體、光電倍增管和控制電路都置于探頭內部，設計為固定連接并形成整體結構所述的測量/控制組件內的控制電路與光電倍增管、投源器和通訊接口連接，可由單片微型計算機系統組成，探頭中投源操作、數據測量、采集以及通訊由單片微型機控制。所述探頭內部設有電源提供探頭所需的電能，并提供光電倍增管工作所需的高壓。所述的通訊接口與藍牙無線通訊裝置之間由通訊電纜連接，如實施例中所采用的2芯電纜，電纜能承受50kg的拉力，控制電路通過RS-485通訊方式將數據發送到藍牙無線通訊裝置。探頭所采集的數據通過通訊接口由藍牙無線通訊裝置發送至智能終端設備，智能終端設備保存并進行數據處理，并對裝置進行控制。所述的智能終端設備為帶有操作系統的智能終端設備，如微型計算機或筆記本電腦，優選基于內嵌操作系統的便攜設備。所述的智能終端設備功能結構上包括投源模塊、測量模塊和數據處理模塊。其中，投源模塊主要功能是啟動/關閉投源器；測量模塊主要功能啟動/關閉測量/控制組件，接收/保存經藍牙發送到智能終端系統的測量數據；數據處理模塊主要功能是，處理接收到的數據，輸出流速值及流速隨深度變化圖等測量結果。除采用現有各種投源器外，本發明的測量裝置還對投源器進行雙出源口優化設計，以對稱投源的方式達到均勻標記測井內水體的目的。所述的投源器分為隔離的動力腔和投源腔，動力腔和投源腔由連動設備連接，動力腔內電機驅動連動設備工作，連動設備帶動投源腔內螺旋槳轉動；在投源腔對稱的位置布置兩個投源口。投源時啟動電機帶動動力腔內連動設備，投源腔內螺旋槳在連動設備帶動下轉動，投源腔體內的放射源受到壓力作用從對稱的出源口出源，實現雙出源口對稱投源方式。本發明的地下水滲透流速智能測量裝置，光電倍增管比蓋革管射線傳感器更靈敏，測量精度更高，使用少量放射源即可完成地下水流速測量；儀器工作效率高，可減少放射性源的使用量，不僅更有效的保護了環境，同時也減少了射線對人體的損傷。探頭設計上測量和控制電路的整體設計，減少了探頭接口，大大降低了儀器探頭進水的概率，更實現了僅利用帶有操作系統的智能終端設備取代現有技術中儀器箱加筆記本電腦的模式，大大簡化了儀器設備，提高了地下水滲透流速智能測量系統的便攜性，更易于在野外作業。投源器的雙出源口設計，通過對稱投源的方式達到均勻標記測井內水體的目的，測量數據更可靠。總之，本發明能提高儀器工作效率，減少放射源的使用，提高儀器的安全可靠性以及便攜性。下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細描述。本發明的保護范圍并不以具體實施方式為限，而是由權利要求的范圍加以限定。圖1是本發明中探頭的模塊結構示意圖圖2是本發明中探頭的內部結構示意圖圖3是本發明中智能終端設備的功能模塊圖圖4是本發明智能測量裝置的操作流程圖圖5是本發明用于野外測量的工作示意圖圖6是本發明用于野外測量的工作流程圖圖7是投源器結構示意圖圖中1是探頭內的測量/控制組件、2是Nal晶體、3是光電倍增管、4是控制電路、5是電源、6是投源器、7是通訊接口、8是通訊電纜、9是無線藍牙通訊裝置、IO是智能終端設備、ll是地層、12是測井、21是動力腔、22是投源腔、23是電機、24是連動設備、25、26是出源口、27是螺旋槳。具體實施例方式一種地下水滲透流速智能測量裝置，包括探頭、藍牙無線通訊裝置9和智能終端設備10，探頭上的通訊接口7用2芯通訊電纜8(電纜能承受50kg的拉力)與藍牙無線通訊裝置9連接，探頭和智能終端設備10通過藍牙無線通訊裝置9進行通訊和數據交換。如圖1和圖2，探頭包括測量/控制組件1、投源器6和通訊接口7。其結構是探頭內的測量/控制組件1采用Nal晶體2為射線傳感器，Nal晶體2固定在光電倍增管3前面；測量/控制組件內的控制電路4為單片機系統，光電倍增管3與控制電路4相連并固定在控制電路4的電路板上；因此Nal晶體2、光電倍增管3和控制電路4固定連接并形成整體結構。投源器6和通訊接口7再與測量/控制組件1中的控制電路4連接。電源5提供探頭的工作電源，其中光電倍增管3工作的高壓，由電源5經逆變、放大和整流等過程將直流電轉換形成，電源5由水銀開關控制，探頭置于測井內時便自動接通。探頭的工作原理是，控制電路4控制探頭將投源器6中的放射源注入測井并啟動測量和采集數據，Nal晶體2受到射線激發發出光子，光電倍增管3接收光子并將信號放大，控制電路4讀取光電倍增管3輸出的電壓信號確定射線強度，控制電路4控制通訊接口7將采集的數據通過RS-485通訊方式將數據發送到藍牙無線通訊裝置9，由藍牙無線通訊裝置9以無線藍牙的傳輸方式發送到智能終端設備10。如圖3，智能終端設備實現對測量的控制和數據處理，為基于內嵌windowsmobile系統的便攜設備，主要包括三個模塊投源模塊、測量模塊、數據處理模塊。投源模塊負責啟動/關閉投源器。測量模塊用于測量不同時刻測井內射線強度，能根據現場條件設置相應參數，并啟動/關閉測量并接收/保存測量數據。數據處理模塊主要進行數據的后期處理，首先根據測量數據及相應參數設置計算輸出地下水滲透流速，并輸出沿測井深度方向的流速變化圖。如圖4，圖4為智能測量裝置的操作流程圖。首先啟動測量系統，啟動投源器將放射源注入測井，然后設置相應參數開始預測量，并判斷預測量結果，判斷投入測井的放射源濃度是否符合試驗要求，如果滿足試驗要求則開始測量，采集、存儲并處理數據，輸出測量結果；否則重新啟動投源器投源，增加放射源濃度達到試驗要求后重復上述過程。如圖5和圖6，將所述的智能測量裝置用于實際測量。測量前在地層11鉆孔形成測井12，用通訊電纜8將探頭上的通訊接口7與藍牙無線通訊裝置9連接后，將探頭放入測井12，由智能終端設備10發送指令到控制電路4控制探頭的投源與測量。測量開始前要配置放射源，放射源經探頭上的投源器6注入測井12，放射源注入測井12的方式有點投或整孔標記，將高濃度放射源用蒸餾水或者純凈水稀釋到一定濃度，然后將稀釋過的放射源注入投源器6，再將探頭緩慢放入測井12到確定位置即完成。啟動智能測量裝置控制投源器投源，確定投源滿足試驗要求后開始測量，最后將測量結果處理完后輸出。上述智能測量裝置，探頭中采用的投源器設計為雙出源口，如圖7所示。投源器結構長150mm，直徑38mm，投源器分為隔離的動力腔21和投源腔22;動力腔21內電機23驅動連動設備24，連動設備24為相鄰安置且相互平行的一對內嵌磁鐵的圓盤，其帶動投源腔22內螺旋槳27;在投源腔22對稱的位置布置兩個出源口25、26。用清水將投源器6注滿后，注入放射源。投源時啟動電機23帶動動力腔21內連動設備，投源腔22內螺旋槳27在連動設備帶動下轉動，投源腔體內的放射源水體受到壓力作用從對稱的出源口25、26出源，從而實現對稱投源。用所述的智能測量裝置進行放射源強度測定，并與現有儀器進行對比。實驗定時1秒為一個計數周期，總計數時間15秒，分別記錄在無源即自然狀態下和有源即有放射源狀態下，現有儀器計數率和本發明的智能測量裝置的計數率。自然狀態下實驗過程是，分別將現有儀器和本發明放在室內，且無任何放射性源干擾，在相同的時間周期下記錄下太陽輻射粒子強度。有放射源狀態下實驗過程是，依次將同一放射源與現有儀器和本發明放置在室內，且放射源與儀器之間距離相等，在相同的周期下，分別記錄放射強度。實驗數據如表1所示表l對比試驗數據<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>試驗證明不管在自然狀態下或者在有放射源作用下，本發明的智能測量裝置計數率都明顯較現有儀器計數率高，可見本發明能大大提高儀器的工作效率。同樣的條件下，本發明的智能測量裝置使用少量放射源即可獲得現有儀器使用相對大量放射源才能達到的效果，因此本發明能大大節約了放射源的使用，保護了環境和試驗者的安全。權利要求1、一種地下水滲透流速智能測量裝置，包括探頭和智能終端設備，其特征在于所述探頭包括測量/控制組件、投源器和通訊接口，測量/控制組件包括NaI晶體、光電倍增管和控制電路，采用NaI晶體為射線傳感器并設置于光電倍增管前端，光電倍增管與控制電路連接；投源器和通訊接口分別與測量/控制組件內的控制電路連接；所述的探頭通過通訊接口與藍牙無線通訊裝置連接，藍牙無線通訊裝置以藍牙通訊方式與智能終端設備連接。2、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于所述的測量/控制組件中，Nal晶體、光電倍增管和控制電路固定連接并形成整體結構置于探頭內部。3、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于所述的測量/控制組件內的控制電路為單片微型計算機系統。4、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于所述的通訊接口與藍牙無線通訊裝置之間由通訊電纜連接。5、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于智能終端設備包括投源模塊、測量模塊和數據處理模塊。6、根據權利要求5所述的智能測量裝置，其特征在于投源模塊用于啟動/關閉投源器。7、根據權利要求5所述的智能測量裝置，其特征在于測量模塊用于啟動/關閉測量/控制組件，接收/保存經藍牙無線通訊裝置發送到智能終端設備的測量數據。8、根據權利要求5所述的智能測量裝置，其特征在于數據處理模塊用于數據處理并輸出測量結果。9、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于所述的投源器分為隔離的動力腔和投源腔，動力腔和投源腔由連動設備連接，動力腔內電機驅動連動設備工作，連動設備帶動投源腔內螺旋槳轉動；在投源腔對稱的位置布置兩個出源口。10、根據權利要求1所述的智能測量裝置，其特征在于智能終端設備是基于內嵌windowsmobile系統的便攜設備。全文摘要一種地下水滲透流速智能測量裝置，包括探頭和智能終端設備，探頭包括測量/控制組件、投源器和通訊接口，測量/控制組件包括NaI晶體、光電倍增管和控制電路，光電倍增管、投源器和通訊接口分別與所述的控制電路連接；探頭通過通訊接口與藍牙無線通訊裝置連接，藍牙無線通訊裝置以藍牙通訊方式與智能終端設備連接。本發明裝置測量精度和工作效率高，大大減少放射性源的使用，既有效保護環境，又減少射線對人體的損傷。探頭上的整體設計，減少了探頭接口，有效保障儀器在測井中安全穩定工作。投源器的對稱出源設計，可達到均勻投源的目的。基于藍牙技術的無線控制和便攜設備的應用，簡化了設備，更易于在野外作業。文檔編號G01P5/00GK101514994SQ20091002606公開日2009年8月26日申請日期2009年3月18日優先權日2009年3月18日發明者統林,亮陳,陳建生申請人:河海大學