[实用新型]一种基于声波反射的冻土地区热管工质液面检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及冻土工程设备检测技术领域，尤其涉及一种基于声波反射的冻土地区热管工质液面检测装置。

背景技术

冻土是指具有负温和含冰的土体和岩石，我国冻土面积主要分布在青藏高原，东北大、小兴安岭和天山、阿尔泰山等地区。随着国家经济建设的不断加快，这些特殊地区在不断兴建各种交通设施，如青藏公路、青藏铁路等国家重大项目。

由于多年冻土和厚层地下冰的存在，使得多年冻土区输电线路塔基基础稳定性具有极大的不确定性：随着外界环境的变化，冻土中冰体的融化会导致塔基基础的快速弱化，对塔基的安全运营和长期稳定性产生重要影响。为避免该种影响，通常会在塔基周围布设一定数量的热管从而维护塔基的稳定性。

热管一种汽、液两相对流循环的导热系统，它是一根密封真空的钢管，里面充填了极易挥发的液态和气态工作介质（如氮、氟里昂、丙烷、CO2等），上端为安装有散热片的散热段，下端为吸热段。应用时，将热管的吸热段插入需要降温的冻土。在冬季当环境温度即散热段的温度低于地下吸热段温度的时候，热管开始工作处于导热状态，将地基土中的热量不断散发出去而使土体冷却。

可见，热管在制作、安装和使用过程中的任何微小瑕疵或受损都会导致内部工质泄漏，进而影响热管的工作效能甚至报废。因此，检测热管工作状况是否正常是一项重要工作。现有的检测手段通常都是采集热管处于导热状态下的温度、热流等工况数据，进而根据这些工况数据判断热管是否异常。基于此，本实用新型另辟蹊径提出一种无需热管工作也能判断热管是否异常的新手段。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于声波反射的冻土地区热管工质液面检测装置，实现对热管工质液面位置相关数据的采集，为判断热管是否发生泄漏提供依据。

热管工作的基本条件为在内部真空条件下充填用于相变、传热过程的工作工质。如果由于各种原因导致易挥发工质的散失，热管则无法工作。那么，检测热管内部的工质液量的多少是一条有效的检测途径。

为解决现有问题，本实用新型所述的一种基于声波反射的冻土地区热管工质液面检测装置，其特征在于：该检测装置包括设在热管散热段顶端的声波发射机构、设在所述热管散热段底部的声波接收机构以及与这两者均相连的数据存储器；

所述声波发射机构用于发射在所述热管的内部空间中垂直向下传播的纵向声波和在所述热管的管壁上来回反射向下传播的横向声波，并将所发射声波的相关数据传输至所述数据存储器；所述纵向声波和所述横向声波的频率相同；

所述声波接收机构用于接收并识别直达的纵向声波和直达的横向声波以及所述纵向声波经由工质液面反射而向上散射的声波，并将所接收声波的相关数据传输至所述数据存储器；

所述数据存储器用于记录和保存来自所述声波发射机构和所述声波接收机构的数据，以便技术人员取出并对其进行分析得到所述热管中工质液面的具体位置；

其中，所述发射声波的相关数据至少包括各发射声波的种类标识和发射时间，所述接收声波的相关数据至少包括各接收声波的种类标识和接收时间。

优选地，所述声波发射机构包括使用时倒扣于所述热管散热段顶端的U型中空外壳，设在所述外壳内部上侧的纵向声波发射器以及对称设在所述外壳内部两侧的横向声波发射器；所述纵向声波发射器的发射头正对所述热管散热段顶端，所述横向声波发射器的发射头与所述热管的管壁呈一定夹角，该夹角大于0°小于90°；所述纵向声波发射器和所述横向声波发射器将各自的相关数据传输至所述数据存储器。

优选地，所述纵向声波发射器和所述横向声波发射器均为变频声波发射器。

优选地，所述声波接收机构包括环状的声波接收层和设在所述声波接收层内侧并突出的声波接收柱；其中，所述声波接收柱用于接收直达的纵向声波及其经由工质液面反射向上的声波并将相关数据传输至所述数据存储器；所述声波接收层用于接收直达的横向声波并将相关数据传输至所述数据存储器。

优选地，所述声波接收机构还包括围设在所述声波接收层外侧及上侧的抗干扰层。

优选地，所述环状的声波接收层和所述抗干扰层均为两支半圆形组合而成的结构。

优选地，所述纵向声波和所述横向声波之间能够相互替换。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：