[发明专利]一种传感器装置及测量方法

权利要求书

1.一种传感器装置，其特征在于，所述传感器装置用于在应力场作用下测量多孔介质中流体的流速和流向；

所述传感器装置包括：一个加热针、四个温度感应针和底座；

所述加热针的一端和所有温度感应针的一端固定在底座上，且所有的温度感应针以所述加热针为中心轴进行轴对称分布；所述加热针的另一端和所有温度感应针的另一端分别各自密封；

每一温度感应针内设有至少三个测温元件，相邻两个测温元件之间的长度差大于等于2mm；

所述加热针中设置用于连接加热装置的加热丝；

所述加热丝和所有的测温元件相互独立的穿透所述底座以连接各自的控制装置；

流速V_h通过如下公式计算：

其中，在轴向放置一个温度感应针，在切向放置两个温度感应针，Z_ax表示轴向温度感应针距离加热针的距离；Z_tg表示切向温度感应针距离加热针的距离；L_sw表示液材的深度；dT_sym表示切向温度感应针温度的不同；dT_asym表示轴向温度感应针温度的不同；K表示流速为0时，dT_sym-dT_asym的值；其中，其中，t′_m是在流速为0的情况下温度感应针温度达到最大值的时间；

采用所述传感器装置测量多孔介质中流体的流速和流向的方法包括：

采用已知比热的第一材料，确定所述传感器装置中每一个测温元件与所述加热针之间的初始间距r_i0，i＝1，2...n；

在所述传感器装置的温度感应针及所述加热针放置待测物体内时，对加热针进行加热，同时获取每一测温元件随时间变化的曲线；

根据每一测温元件随时间变化的曲线和所述初始间距，获取每一个测温元件与所述加热针之间的原位间距r_i；

根据每一个测温元件与所述加热针之间的原位间距r_i，确定所述待测物体内流体的流速和流向；

所有的测温元件通过底座连接的控制装置为数据处理装置；该数据处理装置用于在所述加热针和所述温度感应针放置在待测物体内时，获取每一测温元件的温度随时间变化的曲线；

所述加热丝通过所述底座连接的控制装置为加热控制装置，加热控制装置用于控制所述加热丝的温度；

在待测物体 为流速为零的多孔介质时，所述数据处理装置根据每一测温元件的温度随时间变化的曲线获取每一个测温元件与所述加热针之间的原位间距r_i，进而获得每一测温元件与加热针之间的相对位移变化Δr_i；

在待测物体 为流速非零的多孔介质时，所述数据处理装置根据每一测温元件的温度随时间变化的曲线获取每一个测温元件与所述加热针之间的原位间距r_i，进而获取所述待测物体内流体的流速V_h和流向θ；

其中，r_i＝a₁l_i+a₂l_i²+……+a_n-1l_i^n-1+r_i0；

Δr_i＝r_i-r_i0＝a₁l_i+a₂l_i²+……+a_n-1l_i^n-1；

l_i为第i个测温元件到所述底座的距离，r_i0为第i个测温元件和所述加热针之间的初始间距，n为所述每个温度感应针内轴向测温元件的数量，a_i由下述公式确定

其中t_mi为第i个测温元件采集到的温度上升到最大值的时长，t₀为所述加热针的加热持续时间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，相邻温度感应针围绕加热针分别沿0，90，180，270度夹角分布；

所述底座与温度感应针、加热针之间通过具有防水、热导率高且具有电绝缘性的密封材料进行固定密封。