一种冻土未冻水含量原位监测探头

本发明涉及冻土未冻水含量测量，具体为一种冻土未冻水含量原位监测探头。

背景技术：

1、冻土未冻水含量是冻土在温度低于0℃时，未结冰的水在冻土中所占的比例，这种冻土未冻水含量数据可反映冻土冻融状态、稳定性和工程力学特性，然而现在的冻土未冻水含量数据无法通过肉眼或常规方法直接观测，且还需保证在原状、原位条件下测量才能真实有效，因此，冻土未冻水含量的监测就需要使用到冻土未冻水含量原位监测探头。

2、现有冻土未冻水含量原位监测探头，虽能够实时获取冻土中液态水的变化情况，帮助工作人员掌握监测区域冻土的冻融状态、稳定性及工程力学特性，为后期冻土区路基、边坡、管线等工程的安全评估和病害防治提供重要依据，但其在实际使用中难以确保探针杆插入冻土的深度一致，即会因监测深度不统一而导致不同测点数据之间缺乏可比性，从而无法开展有效的横向对比分析，继而会显著降低监测数据的可靠性，甚至会使工程监测失去应有的实用价值。

3、所以我们提出了一种冻土未冻水含量原位监测探头，以便于解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种冻土未冻水含量原位监测探头，以解决现有的冻土未冻水含量原位监测探头在实际使用中难以确保探针杆插入冻土的深度一致，从而降低监测数据可靠性的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冻土未冻水含量原位监测探头，包括探头本体，所述探头本体用于实时测量土层中未冻结的液态水含量，同时同步监测温度，所述探头本体包括密封外壳和两个探针杆，所述密封外壳上设置有辅助机构，所述辅助机构用于控制探针杆进入土壤的深度和保养时防护；

3、所述辅助机构包括保护套和一组安装槽，每个所述安装槽的内部均固定有定位尺，所述保护套的前端每个油口处均设置有油口塞，所述保护套的前端每个通过处均粘接有橡胶塞，所述保护套的外壁设置有两个相对称的半圆卡环，两个所述半圆卡环之间设置有一组复位弹簧；

4、还包括密封环，所述保护套的内部活动套接有刮油环，所述刮油环的外表面凹槽处固定有橡胶环，所述刮油环的表面固定有一组连接绳。

5、优选地，所述保护套的内壁与密封外壳的外壁相接触，一组所述安装槽对称开设于密封外壳的外壁，所述保护套的后端预留有两个定位孔，且每个定位孔分别与对应定位尺上的其中一个定位槽相连通。

6、优选地，所述密封环用于保护套与密封外壳之间的密封，所述密封环粘接连接在密封外壳的外壁，所述刮油环和橡胶环用于刮去保护套内壁的防锈油。

7、优选地，每个所述连接绳的一端分别与对应油口塞的表面相固定，所述半圆卡环的卡接端、复位弹簧、定位尺上的定位槽和保护套上的定位孔用于让保护套移动指定距离后进行固定。

8、优选地，所述橡胶环的外壁与保护套的内壁相接触，每个所述复位弹簧分别处于两个半圆卡环上相对应的两个圆槽之间，每个所述复位弹簧的一端分别与对应半圆卡环上对应的凹槽内壁相固定。

9、优选地，每个所述复位弹簧的另一端分别与对应半圆卡环上对应的凹槽内壁相固定，每个所述半圆卡环的表面均固定有弧形条，两个所述半圆卡环之间设置有多个限位杆，所述限位杆用于限制两个半圆卡环之间的距离。

10、优选地，所述密封外壳的内部滑动连接有保护管，所述密封外壳的内壁设置有限位条，用于限制保护管在密封外壳内部转动，两个所述探针杆均固定在密封外壳的前端，且两个探针杆的金属探极均处于密封外壳的内部，并且两个探针杆的尖端部均处于保护套的内部。

11、优选地，所述保护管的内壁固定有一组六角柱，所述密封外壳的后端凹槽处粘接有密封圈，所述密封外壳的后端螺纹连接有安装座，所述密封圈用于密封外壳和安装座之间密封。

12、优选地，所述安装座的前端固定有挤压环，所述挤压环用于将保护管挤压固定在密封外壳的内部，所述安装座的内部粘接有橡胶套，一组所述六角柱之间加装有电路板，所述电路板上集成有两个温度传感器。

13、优选地，两个所述温度传感器的检测端分别与对应两个探针杆的表面相接触，所述橡胶套的内部设置有电缆，所述探针杆的金属探极与电路板上的高频信号端子焊接连接，所述电缆的多个芯线分别与电路板上的电源端、信号输出端和接地端电性连接。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1.本发明中，通过设置辅助机构，可以让不同测点入冻土的探针杆的深度都与预设深度一样，从而保证了不同测点数据之间能开展有效的横向对比分析，继而保障了监测数据的可靠性，同时探针杆保养方式时还能得到防护，提高其使用寿命，通过限位杆、半圆卡环的卡接端、复位弹簧、定位尺和保护套上的定位孔配合，可实现让保护套进行准确距离移动，且在移动后能进行固定，同时固定状态的保护套配合，可实现让探针杆准确地插入冻土中指定的深度。

16、2.本发明中，通过刮油环、橡胶环、连接绳和油口塞配合，可实现将保护套内壁的防锈油刮掉，通过保护套配合，可实现对探针杆进行防护，通过保护套的油口配合，可实现将保护套内部多余的防锈油排掉。

17、3.本发明中，通过设置探头本体，可实现在原状、原位条件下连续动态监测冻土未冻水含量，通过电路板、两个探针杆、电缆和外接的数据采集仪配合，可实现得出土体介电常数，通过电路板、电缆、外接的数据采集仪和温度传感器配合，可实现得到实测温度，通过准确介电常数、实测温度、电路板、电缆和外接的数据采集仪配合，可实现得出当前冻土未冻水含量，并在数据采集仪的屏幕上显示出来。

1.一种冻土未冻水含量原位监测探头，包括探头本体（1），其特征在于：所述探头本体（1）用于实时测量土层中未冻结的液态水含量，同时同步监测温度，所述探头本体（1）包括密封外壳（11）和两个探针杆（110），所述密封外壳（11）上设置有辅助机构（2），所述辅助机构（2）用于控制探针杆（110）进入土壤的深度和保养时防护；

2.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述保护套（21）的内壁与密封外壳（11）的外壁相接触，一组所述安装槽（22）对称开设于密封外壳（11）的外壁，所述保护套（21）的后端预留有两个定位孔，且每个定位孔分别与对应定位尺（23）上的其中一个定位槽相连通。

3.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述密封环（24）用于保护套（21）与密封外壳（11）之间的密封，所述密封环（24）粘接连接在密封外壳（11）的外壁，所述刮油环（25）和橡胶环（26）用于刮去保护套（21）内壁的防锈油。

4.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：每个所述连接绳（27）的一端分别与对应油口塞（28）的表面相固定，所述半圆卡环（210）的卡接端、复位弹簧（212）、定位尺（23）上的定位槽和保护套（21）上的定位孔用于让保护套（21）移动指定距离后进行固定。

5.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述橡胶环（26）的外壁与保护套（21）的内壁相接触，每个所述复位弹簧（212）分别处于两个半圆卡环（210）上相对应的两个圆槽之间，每个所述复位弹簧（212）的一端分别与对应半圆卡环（210）上对应的凹槽内壁相固定。

6.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：每个所述复位弹簧（212）的另一端分别与对应半圆卡环（210）上对应的凹槽内壁相固定，每个所述半圆卡环（210）的表面均固定有弧形条（211），两个所述半圆卡环（210）之间设置有多个限位杆（213），所述限位杆（213）用于限制两个半圆卡环（210）之间的距离。

7.根据权利要求1所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述密封外壳（11）的内部滑动连接有保护管（12），所述密封外壳（11）的内壁设置有限位条，用于限制保护管（12）在密封外壳（11）内部转动，两个所述探针杆（110）均固定在密封外壳（11）的前端，且两个探针杆（110）的金属探极均处于密封外壳（11）的内部，并且两个探针杆（110）的尖端部均处于保护套（21）的内部。

8.根据权利要求7所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述保护管（12）的内壁固定有一组六角柱（13），所述密封外壳（11）的后端凹槽处粘接有密封圈（14），所述密封外壳（11）的后端螺纹连接有安装座（15），所述密封圈（14）用于密封外壳（11）和安装座（15）之间密封。

9.根据权利要求8所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：所述安装座（15）的前端固定有挤压环（16），所述挤压环（16）用于将保护管（12）挤压固定在密封外壳（11）的内部，所述安装座（15）的内部粘接有橡胶套（17），一组所述六角柱（13）之间加装有电路板（18），所述电路板（18）上集成有两个温度传感器（19）。

10.根据权利要求9所述的冻土未冻水含量原位监测探头，其特征在于：两个所述温度传感器（19）的检测端分别与对应两个探针杆（110）的表面相接触，所述橡胶套（17）的内部设置有电缆（111），所述探针杆（110）的金属探极与电路板（18）上的高频信号端子焊接连接，所述电缆（111）的多个芯线分别与电路板（18）上的电源端、信号输出端和接地端电性连接。