专利名称：土质堤坝渗流监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种土质提坝渗流监测装置，尤其涉及一种通过温度变化来监测土质提坝渗流的装置。
技术背景根据国内外统计，因渗流问题引起的提坝失事占40%以上，因此，渗流已成为提坝安全监测的主要内容之一，同时也发明了很多复杂的探测装置，包括瞬变电磁法(TEM)提防渗漏探测仪；大地电导率仪(频率域电磁法，FEM)；布设渗压计(孔隙水压力计)；探地雷达以及近年发展起来的同时测温度、应力的光纤传感器等等。尽管如此，目前唯一的一种能够迅速普及、广泛应用的当属渗漏水温探测法。工作原理是当提身渗透系数增加、浸润线升高，或出现浅层基础渗漏时，在提防内坡(背水坡)提脚地下和内坡提身内温度下降。 利用这一渗漏温差现象，可用布设温度计的方法探测渗漏部位。渗漏水温探测具有价廉、简单、易于操作等优点，对操作人员要求不高，因此，得到了广泛应用。但是由于利用的是水、 土自然温度差异，渗漏温差大小，直接受外界温度变化的影响，导致检测灵敏度发生变化， 使可靠性有高有低，最佳时期为夏秋季节的7 10月份。相关专利“提坝渗流通道检测用地温测量系统”实用新型，专利号ZL200720143480.
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种同样价廉、简单、易于操作，而可靠性明显高于普通渗漏温差法的土质提坝渗流监测装置。本实用新型的目的是这样实现的一种土质提坝渗流监测装置，该装置被设计成标准的二线制4 20mA变送器形式，包括渗漏温差探头和标准的二线制4 20mA变送器电路，由安装在探针支架横梁上的引出线和探针端部上的加热器、上游热敏电阻、下游热敏电阻共同组成了渗漏温差探头，上游热敏电阻与下游热敏电阻的阻值相等，温升特性一致，安装加热器的探针的远离加热器的一端固定于探针支架横梁的正中，安装加热器的探针与探针支架横梁相互垂直，安装上游热敏电阻的探针的远离上游热敏电阻的一端和安装下游热敏电阻的探针的远离下游热敏电阻的一端分别对称地固定于探针支架横梁的两端，安装上游热敏电阻的探针和安装下游热敏电阻的探针分别与探针支架横梁相互垂直，而共同与安装加热器的探针平行，安装上游热敏电阻的探针与安装下游热敏电阻的探针等长，而短于安装加热器的探针，加热器通过加热电源开关与加热供电电源相接，上游热敏电阻、下游热敏电阻与二线制4 20mA 变送器电路相接，如果是正温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的 RT2和RT1，如果是负温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的RTl和 RT2，电阻Rl、R2和电容Cl组成了低通滤波器，热敏电阻RTl通过低通滤波电阻Rl与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的正输入端连接，热敏电阻RT2通过低通滤波电阻R2 与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的负输入端连接，低通滤波电阻Rl的阻值与低通滤波电阻R2的阻值相等，低通滤波电容Cl的两端分别与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的正、负输入端连接，热敏电阻RT1、热敏电阻RT2由二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的两个对称的恒流源分别供电，其余仅与二线制4 20mA变送器集成电路 XTRlOl相关的连接参照二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的数据手册和附图2，不再赘述，RVl电位器用于4mA零点调整，RVl电位器用于20mA满度调整，调整好的二线制4 20mA变送器电路密封于探针支架横梁中。将渗漏温差探头的探针，安装有加热器、上游热敏电阻、下游热敏电阻的一端，向上预埋在要监测渗流状况的土质提坝内，安装加热器的探针和安装上游热敏电阻、下游热敏电阻的探针所在平面与水平面垂直，探针支架横梁纵向与要监测的渗流方向平行，安装上游热敏电阻的探针位于要监测渗流的迎水面，检测前，打开加热电源开关使加热器发热， 加热后，如果没有渗流，因为上游热敏电阻、下游热敏电阻安装对称的关系，两者温升一致， 温差为零，二线制4 20mA变送器电路输出为4mA，如果有渗流，渗流将使上游热敏电阻的温度降低而使下游热敏电阻的温度升高，两者温差大小，取决于渗流大小，渗流越大，温差越大，相应的二线制4 20mA变送器电路的输出也随之增加，从而间接的测出了是否有渗流及渗流的大小。本实用新型具有如下积极效果1、本实用新型的土质提坝渗流监测装置，采用局部加温的方法，不依赖水、土自然温差，可靠性高，适应性好；2、本实用新型的土质提坝渗流监测装置，检测具有方向性，仅对危害提坝安全的渗流敏感，而垂直于水平面的一般降雨入渗则不会引起误报；3、本实用新型的土质提坝渗流监测装置，设计成标准的二线制4 20mA变送器形式，既便于数据远传，也方便连接在各种数据采集器上，对多个土质提坝渗流监测装置进行集中自动巡检，由数据采集器的开关输出端口控制自动加热，再由数据采集器的模拟输入端口自动采集渗流数据，无需设计制作专用的数据采集器。

图1为本实用新型的土质提坝渗流监测装置的渗漏温差探头示意图。图2为本实用新型的土质提坝渗流监测装置的二线制4 20mA变送器电路图。
具体实施方式
一种土质提坝渗流监测装置，如图1、图2所示，该装置被设计成标准的二线制4 20mA变送器形式，包括渗漏温差探头和标准的二线制4 20mA变送器电路，由安装在探针支架横梁2上的引出线1和探针端部上的加热器3、上游热敏电阻4、下游热敏电阻5组成了渗漏温差探头，上游热敏电阻4与下游热敏电阻5的阻值相等，温升特性一致，安装加热器3的探针的远离加热器3的一端固定于探针支架横梁2的正中，安装加热器3的探针与探针支架横梁2相互垂直，安装上游热敏电阻4的探针的远离上游热敏电阻4的一端和安装下游热敏电阻5的探针的远离下游热敏电阻5的一端分别对称地固定于探针支架横梁 2的两端，安装上游热敏电阻4的探针和安装下游热敏电阻5的探针分别与探针支架横梁2 相互垂直，而共同与安装加热器3的探针平行，安装上游热敏电阻4的探针与安装下游热敏电阻5的探针等长，而短于安装加热器3的探针，加热器3通过加热电源开关与加热供电电源相接，上游热敏电阻4、下游热敏电阻5与二线制4 20mA变送器电路相接，如果是正温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的RT2和RTl，如果是负温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的RTl和RT2，电阻R1、R2和电容Cl组成了低通滤波器，热敏电阻RTl通过低通滤波电阻Rl与二线制4 20mA变送器集成电路 XTRlOl的正输入端连接，热敏电阻RT2通过低通滤波电阻R2与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的负输入端连接，低通滤波电阻Rl的阻值与低通滤波电阻R2的阻值相等， 低通滤波电容Cl的两端分别与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的正、负输入端连接，热敏电阻RT1、热敏电阻RT2由二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的两个对称的恒流源分别供电，其余仅与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl相关的连接参照二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的数据手册和附图2，不再赘述，RVl电位器用于4mA 零点调整，RVl电位器用于20mA满度调整，调整好的二线制4 20mA变送器电路密封于探针支架横梁2中。 将渗漏温差探头的探针，安装有加热器3、上游热敏电阻4、下游热敏电阻5的一端，向上预埋在要监测渗流状况的土质提坝内，安装加热器3的探针和安装上游热敏电阻 4、下游热敏电阻5的探针所在平面与水平面垂直，探针支架横梁2纵向与要监测的渗流方向平行，安装上游热敏电阻4的探针位于要监测渗流的迎水面，检测前，打开加热电源开关使加热器3发热，加热后，如果没有渗流，因为上游热敏电阻4、下游热敏电阻5安装对称的关系，两者温升一致，温差为零，二线制4 20mA变送器电路输出为4mA，如果有渗流，渗流将使上游热敏电阻4的温度降低而使下游热敏电阻5的温度升高，两者温差大小，取决于渗流大小，渗流越大，温差越大，相应的二线制4 20mA变送器电路的输出也随之增加，从而间接的测出了是否有渗流及渗流的大小。
权利要求1. 一种土质提坝渗流监测装置，其特征在于包括渗漏温差探头和标准的二线制4 20mA变送器电路，由安装在探针支架横梁⑵上的引出线⑴和探针端部上的加热器(3)、 上游热敏电阻G)、下游热敏电阻( 组成了渗漏温差探头，上游热敏电阻(4)与下游热敏电阻(5)的阻值相等，温升特性一致，安装加热器(3)的探针的远离加热器(3)的一端固定于探针支架横梁(2)的正中，安装加热器(3)的探针与探针支架横梁(2)相互垂直，安装上游热敏电阻(4)的探针的远离上游热敏电阻(4)的一端和安装下游热敏电阻(5)的探针的远离下游热敏电阻(5)的一端分别对称地固定于探针支架横梁O)的两端，安装上游热敏电阻的探针和安装下游热敏电阻(5)的探针分别与探针支架横梁(2)相互垂直，而共同与安装加热器(3)的探针平行，安装上游热敏电阻的探针与安装下游热敏电阻(5) 的探针等长，而短于安装加热器C3)的探针，加热器C3)通过加热电源开关与加热供电电源相接，上游热敏电阻G)、下游热敏电阻(5)与二线制4 20mA变送器电路相接，如果是正温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的RT2和RT1，如果是负温度系数热敏电阻，就分别是二线制4 20mA变送器电路中的RTl和RT2，电阻Rl、R2和电容 Cl组成了低通滤波器，热敏电阻RTl通过低通滤波电阻Rl与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的正输入端连接，热敏电阻RT2通过低通滤波电阻R2与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的负输入端连接，低通滤波电阻Rl的阻值与低通滤波电阻R2的阻值相等，低通滤波电容Cl的两端分别与二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的正、负输入端连接，热敏电阻RT1、热敏电阻RT2由二线制4 20mA变送器集成电路XTRlOl的两个对称的恒流源分别供电，调整好的二线制4 20mA变送器电路密封于探针支架横梁(2)中。
专利摘要本实用新型涉及一种土质堤坝渗流监测装置，将安装有加热器、上游热敏电阻、下游热敏电阻的渗漏温差探头预埋在要监测渗流状况的土质堤坝内，检测前，打开加热电源开关使加热器发热，加热后，如果没有渗流，因为上游热敏电阻、下游热敏电阻安装对称的关系，两者温升一致，温差为零，二线制4～20mA变送器电路输出为4mA，如果有渗流，渗流将使上游热敏电阻的温度降低而使下游热敏电阻的温度升高，两者温差大小，取决于渗流大小，渗流越大，温差越大，相应的二线制4～20mA变送器电路的输出也随之增加，从而间接的测出了是否有渗流及渗流的大小。本装置检测具有方向性，仅对危害堤坝安全的渗流敏感，而一般降雨入渗不会引起误报，可靠性高，适应性好。
文档编号G01K1/02GK202018371SQ201120060679
公开日2011年10月26日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者刘杨, 孟兆江, 段爱旺, 段福义, 王景雷, 高胜国 申请人:中国农业科学院农田灌溉研究所