[发明专利]一种检测地下流动水流的装置及其检测方法

权利要求书

1.一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：包括探头装置(Ⅰ)、传输装置(Ⅱ)和数据处理系统(Ⅲ)，所述探头装置(Ⅰ)的输出端经传输装置(Ⅱ)与数据处理系统(Ⅲ)连接，当钻孔在钻进过程中遇到地下水时，将探头装置(Ⅰ)置入钻孔中，探头装置(Ⅰ)放置钻孔中地下水的中部位置，探头装置(Ⅰ)用于感应地下水中的物理波并经过传输装置(Ⅱ)传给数据处理系统(Ⅲ)进行处理分析，得到水流的方向和位置。

2.根据权利要求1所述的一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：探头装置(Ⅰ)包括两个传感装置，两个传感装置之间设置竖向距离杆(10)固定连接，两个传感装置设置在同一条竖直线上，传感装置包括传感球(1)、数据接线端口(2)和固定吊环(3)，所述数据接线端口(2)设置在传感球(1)的顶端，所述固定吊环(3)设置在数据接线端口(2)的底部两侧并固定设置，固定吊环(3)上设置有横向固定杆(9)，尼龙绳(4)设置在竖向距离杆(10)上，尼龙绳(4)将探头装置(Ⅰ)吊入地下水中。

3.根据权利要求2所述的一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：数据接线端口(2)包括插槽(2.1)和外螺纹(2.2)，所述外螺纹(2.2)设置在外侧，插槽(2.1)设置在中部，并与传感球(1)电性连接。

4.根据权利要求3所述的一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：传输装置(Ⅱ)包括数据线(5)、数据线插口(6)和信号增幅器(7)，数据线插口(6)设置在数据线(5)的一端，数据线(5)的一端与数据接线端口(2)密封连接，数据线(5)的另一端经信号增幅器(7)与数据处理系统(Ⅲ)连接。

5.根据权利要求4所述的一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：数据线插口(6)包括固定螺母(6.1)、针式插头(6.3)和阻水套(6.4)，针式插头(6.3)的一端与数据线(5)连接，固定螺母(6.1)设置在针式插头(6.3)的外侧，阻水套(6.4)设置在固定螺母(6.1)的一端，固定螺母(6.1)的内侧设置有内螺纹(6.2)。

6.根据权利要求5所述的一种检测地下流动水流的装置，其特征在于：传感球(1)的外表面设置为耐腐蚀的敏感陶瓷材料，用于感应地下水中的物理波，传感球(1)的内部设置有滤波器和压电元件，滤波器用于过滤掉检测外频率的物理波，压电元件将需要频率的物理波通过转化为电信号再通过数据线(5)输入信号增幅器(7)进行增幅。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种检测地下流动水流的装置的检测方法，其特征在于，所述步骤包括如下：

步骤1：把两个传感球(1)连接到数据线(5)上，将固定螺母(6.1)拧紧，然后把阻水套(6)捋到螺母外侧，检查是否将整个端口包裹，且安装牢固；

步骤2：将步骤1中组成的探头装置(Ⅰ)用尼龙绳(4)紧固在竖向距离杆(10)上；

步骤3：将数据线(5)接入信号增幅器(7)的输入端，信号增幅器(7)的输出端与设置数据处理设备(8)连接，并验证数据传输稳定；

步骤4：将数据线(5)与尼龙绳(4)每隔两米用防水胶带绑扎牢固，确保浸水后不脱落；

步骤5：将探头装置(Ⅰ)置入探测孔的地下水中，停止附近的所有施工，打开数据处理设备(8)开关，开始数据采集；

步骤6：数据处理设备(8)进行分析及绘图，在显示屏上显示信号源与球形感应器的相对位置，出具探测报告，完成检测。

8.根据权利要求7所述的一种检测地下流动水流的装置的检测方法，其特征在于，所述步骤6分析的过程为，

对于两个传感球(1)接收到两个某一频率的波时，频率波到两个传感球(1)路程差为：s₂-s₁＝v(t₂-t₁)，其中，s₁为第一个传感球(1)到频率波的传播距离，s₂为第二个传感球(1)到频率波的传播距离，v表示波速，t₁为第一个传感球(1)接收到频率波的时间，t₂为第二个传感球(1)接收到频率波的时间，则两者接收的时间差可换算为：式中k＞0的正整数，f表示频率，路程差换算为：式中s₁＞＞d,s₂＞＞d，d为竖向距离杆(10)的长度，θ为声波传播到传感球(1)的方向与竖向距离杆(10)的夹角，所以得到然后算得频率波到第一个传感球传播距离为：频率波到第二个传感球传播距离为：对于不同的频率波，则有i表示第i个频率波，表示第1个传感球接收到第i个频率波的时间，表示第2个传感球接收到第i个频率波的时间，fⁱ为第i个频率波的频率，kⁱ表示第i个频率波k的值，Δtⁱ表示第i个频率波的平均时间，其他的就是第i个频率波的相应的参量就行了表示第2个传感球接收到第i个频率波的时间，时间平均值n为正整数，表示波的个数，所以频率波到两个传感球(1)路程差为：算得