[发明专利]一种电缆周围土壤热参数测量用传感器

说明书

技术领域

本发明涉及土壤热参数测量技术及其应用领域，特别是涉及一种用于电力电缆周围土壤热参数实时监测的便携式的传感器。 

背景技术

近些年来，一种利用热探针法测量土壤热参数的技术获得了越来越广泛的应用。通过测量探针的温升曲线，通过建立简单的数学模型就可以计算出土壤的热参数。 

然而，目前上述测量方法在实际应用中还存在若干技术问题尚待解决：1)热探针表面无法保证是一个理想的等温面，影响测量的准确性；2)测量过程中忽略了热探针的自身热容以及热探针与土壤之间的接触热阻，造成测量结果的误差。3)土壤的热容值无法测量出来。因此，如何设计和制作一种便携、测量快速的新的土壤热参数测量用的传感器，解决目前基于热探针法测量土壤热参数所面临的现实问题，实属当前业界的重要研究课题之一。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电缆周围土壤热参数测量用的传感器，具有安全、便携、测量快速准确等特点，以克服现有技术中测量系统在实践中技术方面存在的不足和困难。 

为解决上述技术问题采用如下技术方案，本发明提供一种电缆周围土壤热参数测量用传感器，主要包括直流电源DC11、大功率限流电阻R11、半导体开关K11、二极管D11、电容组C11、空心电感组L11、铜球壳和温度传感器； 

所述直流电源DC11，用于为整个热参数测量用传感器供电； 

所述大功率限流电阻R11，与直流电源DC11相连，用于限制传感器充电回路的电流； 

所述半导体开关K11，与大功率限流电阻R11相连，用于传感器的充电控制回路；所述半导体开关K11在充电回路中工作，不参与主回路的振荡过程； 

所述二极管D11，与半导体开关K11相连，用于隔离保护，防止正向的振 荡波反击供电回路； 

所述电容组C11一端与二极管D11相连，另一端接地，为整个装置的储能和振荡单元； 

所述空心电感组L11与电容组C11并联，用于产生振荡波进而在其两端产生交变的电磁场； 

所述铜球壳置于空心电感组L11外部，在空心电感产生的交变电磁场中由于涡流损耗而发热，为整个传感器的发热模块； 

所述温度传感器，置于铜球壳内表面，用于测量铜球壳表面的温升； 

优选地，所述电容组C11包括： 

第一电容C21，其一端与电力二极管相连，另一端接地； 

第二电容C22，与电容C21并联； 

第三电容C23，与电容C22并联； 

第四电容C24，与电容C23并联； 

第五电容C25，与电容C24并联； 

第六电容C26，与电容C25并联； 

优选地，所述空心电感组L11包括： 

第一电感L21，其一端与电容组相连，另一端接地； 

第二电感L22，与电感L21并联； 

第三电感L23，与电感L22并联； 

第四电感L24，与电感L23并联； 

第五电感L25，与电感L24并联； 

第六电感L26，与电感L25并联； 

优选地，所述半导体开关K11结构由直流开关电源，MOSFET控制板，MOSFET驱动板和MOSFET模块构成，直流开关电源的输入端与220V交流电相连，所述MOSFET模块连接MOSFET驱动板，所述MOSFET驱动板通过光纤与MOSFET控制板相连； 

优选地，所述空心电感组L11中的电感由漆包铜线绕置于电感骨架上，具有较低的内阻值，可以保证阻尼振荡波形的衰减较慢； 

优选地，所述空心电感组L11中的六个电感均匀垂直粘贴在铜球壳的内表 面，保证铜球壳受热均匀； 

优选地，所述铜球壳的外径为10cm，壁厚为1mm，为两个半球壳拼接在一起，铜球壳顶部有直径为1cm的孔，用于将铜球壳内部连接电感的导线以及温度传感器的连接线引出铜球壳； 

优选地，所述直流电源DC11为可充电电池。