一种高精度地表测温装置的制作方法

1.本实用新型涉及测温装置技术领域，具体涉及一种高精度地表测温装置。


背景技术：

2.浅层地温能是一种新型、优质、可再生的清洁型能源，具有节能减排、分布广泛、储量巨大、再生迅速、可用性强、安全性高等优点。浅层地温能资源潜力及其影响因素的评价研究对于了解区域浅层地温能的储量与分布及对地源热类技术的推广应用均具有重要意义，不仅可以为政府相关部口规划开发浅层地温能提供决策依据，为区域浅层地能资源潜力评价提供关键性参照指标，还能为地源热泉的合理设计施工提供依据，为因地制宜的浅层地能利用与设计优化提供参照，避免盲目不合理开发，保证浅层地湿能开发的科学性、合理性和可靠性。
3.对于浅层地温能资源潜力及其影响因素进行研究，首先要研究浅层地温场的分布规律及其影响因素，对浅层地下岩
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体原始温度场进行监测，进而分析浅层地温能开发利用的合理性。目前，浅层地温场监测的常规方法是将温度传感器u型或单根置入钻孔，常用的传感器有常规传感器和光纤光栅传感器。常规传感器主要有pt100和ibutton，为金属传感器，长期埋设于地下，易被腐蚀出现损坏。光纤光栅传感器具有分布式、单端检测、长距离、耐久性好、抗干扰强、可植入性强与操作简便等优点，包括分布式测温光纤(dts)、光纤布拉格光栅(fbg)，但在dts和fbg的测温精度只有0.4℃和0.1℃，因此，本技术提供了一种高精度地表测温装置。


技术实现要素：

4.本技术中为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高精度地表测温装置。
5.本实用新型提供了如下的技术方案：
6.一种高精度地表测温装置，所述测温装置包括固定机构和温度测量机构；所述固定机构包括塑料管，至少一个所述温度测量机构套接在所述塑料管外，所述温度测量机构包括金属管和光纤，所述金属管固定套接在所述塑料管外，所述光纤缠绕在所述金属管上，所述光纤上的栅点通过胶水粘在所述金属管上。
7.优选的，所述固定机构包括螺丝，所述金属管通过至少一个所述螺丝固定在所述塑料管上。
8.优选的，本实用新型装置还包括保护机构，所述保护机构套接在所述金属管外。
9.优选的，所述塑料管的外径大于所述金属管的外径。
10.优选的，所述胶水为环氧树脂胶。
11.优选的，所述保护机构为pvc变径接头。
12.优选的，专用光纤保护套固定在两个所述保护机构之间。使用pvc变径接头在外侧进行保护，对于pvc变径接头之间的fbg光纤使用专用光纤保护护套进行保护，根据浅层地温测试的深度可以自由调整整个装置的长度。
13.优选的，所述金属管为铜管、铝管或铁管。
14.优选的，所述光纤为dts光纤和fbg光纤。
15.一种高精度地表测温装置的测量方法，包括如下步骤：
16.s1：根据需要监测浅层地温的深度进行钻孔；
17.s2：将组装好的装置直立下放到钻孔中，在这个过程中应防止装置出现弯折；
18.s3：待装置下放到钻孔底部后，将孔口引线部分保护好，并使用红光笔检测回路是否联通；
19.s4：光缆初步测试完成后，对钻孔进行回填；
20.s5：将光纤连接到光纤光栅解调仪上，可以实时监测装置上系，获取高精度的浅层地温数据。
21.本实用新型涉及一种高精度地表测温装置，其有益效果在于:专利提到的一种高精度浅层地表测温装置，结构简单、成本较低、易于安装，适合推广使用；灵敏度高、可靠性强、抗电磁干扰、安全性好、准分布式实时测量和高精度等突出的优点，是对现有浅层地温监测技术的一种提升和补充，对促进浅层地温能研究具有十分重要的意义。
附图说明
22.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
23.图1是本实用新型提出的一种高精度浅层地表测温装置的剖视图；
24.图2是本实用新型提出的一种高精度浅层地表测温装置的局部剖视图；
25.图3是本实用新型提出的实施例1的浅层地表测温装置的标定参数图；
26.附图标记：1、塑料管；2、专用光纤保护护套；3、pvc变径接头；4、金属管；5、螺丝、6、光纤。
具体实施方式
27.以下结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
28.如图1至2所示，一种高精度地表测温装置，所述测温装置包括固定机构和温度测量机构；所述固定机构包括塑料管1和螺丝5，至少一个所述温度测量机构套接在所述塑料管1外，所述温度测量机构包括金属管4和光纤6，所述金属管4固定套接在所述塑料管1外，所述光纤6缠绕在所述金属管4上，所述光纤6上的栅点通过胶水粘在所述金属管4上。所述金属管4通过至少一个所述螺丝5固定在所述塑料管1上，pvc变径接头3套接在所述金属管4外，专用光纤保护套2固定在两个pvc变径接头3之间。使用pvc变径接头3在外侧进行保护，对于pvc变径接头3之间的光纤6使用专用光纤保护护套2进行保护，根据浅层地温测试的深度可以自由调整整个装置的长度。
29.实施例1：
30.一种高精度地表测温装置，所述测温装置包括固定机构和温度测量机构；所述固定机构包括塑料管，至少一个所述温度测量机构套接在所述塑料管外，所述温度测量机构包括铜管和fbg光纤，所述铜管通过四个所述螺丝固定套接在所述塑料管外，所述fbg光纤缠绕在所述铜管上，所述fbg光纤上的栅点通过环氧树脂胶粘在所述铜管上。
31.浅层地温变化导致铜管的胀缩，缠绕在铜管表面上的fbg光纤可以感知铜管的胀缩，表现在fbg光纤上栅点波长的变化上。通过监测fbg光纤波长的变化来实时监测浅层地温各处的温度变化情况。铜管较高的热膨胀系数和单个铜管上多个fbg光纤栅点的测量，可以有效提高浅层地温的监测精度。
32.一种高精度地表测温装置的测量方法，包括如下步骤：
33.s1：根据需要监测浅层地温的深度进行钻孔；
34.s2：将组装好的装置直立下放到钻孔中，在这个过程中应防止装置出现弯折；
35.s3：待装置下放到钻孔底部后，将孔口引线部分保护好，并使用红光笔检测回路是否联通；
36.s4：光缆初步测试完成后，对钻孔进行回填；
37.s5：将光纤连接到光纤光栅解调仪上，可以实时监测装置上系，获取高精度的浅层地温数据。
38.实施例2：
39.一种高精度地表测温装置，所述测温装置包括固定机构和温度测量机构；所述固定机构包括塑料管，至少一个所述温度测量机构套接在所述塑料管外，所述温度测量机构包括铝管和dts光纤，所述铝管通过四个所述螺丝固定套接在所述塑料管外，所述dts光纤缠绕在所述铝管上，所述dts光纤上的栅点通过环氧树脂胶粘在所述铝管上。pvc变径接头套接在所述铝管外，专用光纤保护套固定在两个pvc变径接头之间。
40.一种高精度地表测温装置的测量方法，包括如下步骤：
41.s1：根据需要监测浅层地温的深度进行钻孔；
42.s2：将组装好的装置直立下放到钻孔中，在这个过程中应防止装置出现弯折；
43.s3：待装置下放到钻孔底部后，将孔口引线部分保护好，并使用红光笔检测回路是否联通；
44.s4：光缆初步测试完成后，对钻孔进行回填；
45.s5：将光纤连接到光纤光栅解调仪上，可以实时监测装置上系，获取高精度的浅层地温数据。
46.实施例3：
47.一种高精度地表测温装置，所述测温装置包括固定机构和温度测量机构；所述固定机构包括塑料管，至少一个所述温度测量机构套接在所述塑料管外，所述温度测量机构包括铁管和fbg光纤，所述铁管通过四个所述螺丝固定套接在所述塑料管外，所述fbg光纤缠绕在所述铁管上，所述fbg光纤上的栅点通过环氧树脂胶粘在所述铁管上。pvc变径接头套接在所述铁管外，专用光纤保护套固定在两个pvc变径接头之间。
48.一种高精度地表测温装置的测量方法，包括如下步骤：
49.s1：根据需要监测浅层地温的深度进行钻孔；
50.s2：将组装好的装置直立下放到钻孔中，在这个过程中应防止装置出现弯折；
51.s3：待装置下放到钻孔底部后，将孔口引线部分保护好，并使用红光笔检测回路是否联通；
52.s4：光缆初步测试完成后，对钻孔进行回填；
53.s5：将光纤连接到光纤光栅解调仪上，可以实时监测装置上系，获取高精度的浅层地温数据。
54.如图3为实施例1中标定试验中温度变化和fbg光纤栅点波长变化的意图，可以明显fbg光纤栅点波长随温度增加呈现出完美的线性变化，数据稳定，栅点波长的监测精度可达1pm(10
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12
m)，温度的监测精度可达0.013℃，验证了本实用新型提出的一种高精度浅层地表测温装置的可行性和优越性。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。