CN105784182A - 多段式温度传感器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多段式温度传感器及其制备方法，该多段式温度传感器包括两个以上热敏电阻以及与各热敏电阻对应数量的传感器座，还包括温度隔离材料制成的中空的隔套，各热敏电阻均设置在各自对应的传感器座内，各传感器座并排间隔设置且相邻传感器座之间通过隔套相连接，各热敏电阻的输出信号线通过传感器座及隔套的中空部分汇合并最终从一端的传感器座引出，实现了在混凝土、土层及岩层的分层测量，有效的降低了施工难度和成本，提高了可靠性和整个安全监控***的精度。

Description

多段式温度传感器及其制备方法

技术领域

本发明涉及岩土工程的健康监测技术领域，特别是一种用于混凝土、土层及岩层分层温度测量的多段式温度传感器及其制备方法。

背景技术

在对混凝土、土层及岩层等岩土工程等的安全监测中，需要监测岩土工程的应力应变、温度、接缝开度、渗漏和变形等物理量，用以分析判断岩土工程的安全。其中，温度通常是通过安装多支位于不同深度的温度传感器来监测获取，常用的方式有两种：一种是将多支独立的温度传感器埋设在一个安装孔内置于不同深度，每支独立的温度传感器都引出有电缆，故就需要开大孔以便引出多根电缆；另一种是在一定区域内，开大于温度传感器直径5到10个毫米直径的多个不同深度的小孔，安装多支独立的温度传感器进行分层测量。现有的测量方式由于要分别埋设多支独立的温度传感器，存在布设麻烦，施工难度大，成本高的问题，不利于后期维护，而且还需借助标尺、固定架等辅助工作，即便这样，在埋设过程中定位深度仍不准确，影响了温度传感器的可靠性以及整个安全监控***的精度。

发明内容

本发明针对现有技术安装多支位于不同深度的温度传感器进行温度测量的方式存在的布设麻烦、成本高以及可靠性差等问题，提供了一种新型的多段式温度传感器，改变温度传感器本身的结构，一支多段式温度传感器即可实现在混凝土、土层及岩层的分层测量，有效的降低了施工难度和成本，提高了可靠性和整个安全监控***的精度。本发明还涉及一种多段式温度传感器的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种多段式温度传感器，其特征在于，包括两个以上热敏电阻以及与各热敏电阻对应数量的传感器座，还包括温度隔离材料制成的中空的隔套，各热敏电阻均设置在各自对应的传感器座内，各传感器座并排间隔设置且相邻传感器座之间通过隔套相连接，各热敏电阻的输出信号线通过传感器座及隔套的中空部分汇合并最终从一端的传感器座引出。

当热敏电阻为两个时，各热敏电阻对应的传感器座分别为传感器尾座和传感器出线座，传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线依次穿过传感器尾座、隔套的中空部分和传感器出线座后在传感器出线座内与传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合并最终引出。

当热敏电阻为三个以上时，位于两端的传感器座分别为传感器尾座和传感器出线座，其余的传感器座为传感器中间座；传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线依次穿过传感器尾座、第一个隔套的中空部分、相邻的传感器中间座以及第二个隔套的中空部分并在所述相邻的传感器中间座内或在第二个隔套的中空部分与所述相邻的传感器中间座内的热敏电阻的输出信号线汇合，依次类推，最终与在传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合后引出。

各热敏电阻的输出信号线汇合后最终从一端的传感器座以一根多芯电缆的形式引出。

所述隔套为聚四氟乙烯材料制成，隔套的长度与被测深度相对应。

所述隔套内填充有环氧树脂。

所述隔套与传感器座之间设置有相对应的O型密封圈凹槽，所述O型密封圈凹槽处设置O型密封圈，隔套与传感器座之间采用O型密封圈密封。

一种上述的多段式温度传感器的制备方法，其特征在于，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的隔套，在隔套的一端连接传感器尾座，然后将传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线通过传感器尾座和隔套的中空部分引出至传感器出线座并将隔套的另一端连接所述传感器出线座，在传感器出线座内将引过来的传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线与传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合并最终引出。

一种上述的多段式温度传感器的制备方法，其特征在于，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的各隔套，在第一个隔套的一端连接传感器尾座，然后将传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线通过传感器尾座和第一个隔套的中空部分引出至相邻的传感器中间座并将第一个隔套的另一端连接所述相邻的传感器中间座的一端，再将第二个隔套的一端连接所述相邻的传感器中间座的另一端，所述传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线和所述相邻的传感器中间座内的热敏电阻的输出信号线均穿过第二个隔套的中空部分且两路输出信号线在所述相邻的传感器中间座内或在第二个隔套的中空部分相汇合，依次类推，最终与在传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合后引出。

上述方法中，各热敏电阻的输出信号线汇合后最终从传感器出线座以一根多芯电缆的形式引出；

和/或，在隔套与传感器座连接时采用O型密封圈实现密封连接；

和/或，在连接隔套一端以及在隔套的中空部分穿过输出信号线后先在隔套的中空部分灌入环氧树脂填充再连接隔套的另一端。

本发明的技术效果如下：

本发明涉及的多段式温度传感器，设置热敏电阻、传感器座以及温度隔离材料制成的中空的隔套，各部件具有特定连接关系，能够将各热敏电阻进行整合，各热敏电阻设置在各传感器座内，各传感器座作为热敏电阻的载体既能够保护热敏电阻又能先一步感知所处外部环境的温度并传递给各自的热敏电阻，隔套进行相邻传感器座的连接，由于隔套是温度隔离材料制成，即隔套温度传导慢或者说是其在一定温度范围内不导热，这就不会导致每个敏感电阻之间造成导热影响，隔套设置成中空便于穿过热敏电阻引出的输出信号线，在隔套内或者在传感器座内实现各路输出信号线的汇合以及最终输出，结构巧妙，该结构的多段式温度传感器布设简单，只需将隔套加工为与被测深度相应的长度，在一个小孔内置入该多段式温度传感器即可实现不同深度的温度测量，且定位深度准确，有效降低了施工难度和成本，提高了可靠性和整个安全监控***的精度，实现混凝土、土层及岩层等的分层的精确测量。

本发明的多段式温度传感器适用于两个热敏电阻甚至更多热敏电阻的温度测量，具体可根据混凝土、土层及岩层等实际分层测量的需要进行设置，隔套也根据被测深度加工为不同长度，应用时可将传感器尾座安装在最深层，传感器出线座安装在最外层(可以是地表层)可作为定位基准，进一步提高了定位准确性。优选各热敏电阻的输出信号线汇合后最终从一端的传感器座以一根多芯电缆的形式引出，进一步减少分层测温项目的施工成本。优选在隔套内填充环氧树脂以便能够固定穿过隔套的中空部分的输出信号线，避免由于多段式温度传感器振动引起输出信号线虚接故障进而导致测量不准确的问题，还能够增强隔套的抗压和防冲击能力，提高整个多段式温度传感器的强度。优选在隔套与传感器座之间设置有相对应的O型密封圈凹槽，用来安装O型密封圈，隔套与传感器座之间采用O型密封圈密封，可以有效的起到防水、防尘作用，同时O型密封圈具有耐老化，防腐蚀的特点从而提高了整个多段式温度传感器的可靠性。

本发明涉及特定的多段式温度传感器的制备方法，改变了传统温度传感器本身的结构方式，设置各热敏电阻、相应的传感器座，配合根据被测深度加工相应长度的隔套，各组件层层依次安装，将设置在相应传感器座内的各热敏电阻通过温度传导慢或者在一定温度范围内不导热的材料制成的结构件——隔套连接在一起，制备出一种新型的能够实现混凝土、土层及岩层分层的温度测量的多段式温度传感器，并减少分层测温项目的施工成本，提高了多段式温度传感器的可靠性，为降低整体数据采集***成本提供了前提。

附图说明

图1为本发明多段式温度传感器的第一种优选结构示意图。

图2为本发明多段式温度传感器的第二种优选结构示意图。

图中各标号列示如下：

101－第一个热敏电阻；102－第二个热敏电阻；103－第三个热敏电阻；104－第四个热敏电阻；105－第五个热敏电阻；201－传感器尾座；202－传感器出线座；203－传感器中间座；3－隔套；301－第一个隔套；302－第二个隔套；303－第三个隔套；304－第四个隔套；401－输出信号线；402－输出信号线；403－输出信号线；404－输出信号线；405－输出信号线；5－多芯电缆；6－O型密封圈；7－环氧树脂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

本发明公开了一种多段式温度传感器，包括两个以上热敏电阻以及与各热敏电阻对应数量的传感器座，还包括温度隔离材料制成的中空的隔套，各热敏电阻均设置在各自对应的传感器座内，各传感器座并排间隔设置且相邻传感器座之间通过隔套相连接，各热敏电阻的输出信号线通过传感器座及隔套的中空部分汇合并最终从一端的传感器座引出。

本发明的多段式温度传感器中的热敏电阻根据实际需要可以采用两个，如图1所示的第一种优选结构，包括两个热敏电阻：第一个热敏电阻101和第二个热敏电阻102，与两热敏电阻分别对应设置的两个传感器座：传感器尾座201和传感器出线座202，还包括隔套3。可将两个热敏电阻用导热胶分别相应固定在由金属导热材料加工的传感器尾座201和传感器出线座202上的卧式槽内，各传感器座作为热敏电阻的载体既能够保护热敏电阻又能先一步感知所处外部环境的温度并传递给各自的热敏电阻，隔套3连接传感器尾座201和传感器出线座202，隔套3是温度隔离材料制成的中空的结构，防止传感器座之间温度互导，换句话说，通过由温度传导慢或者说是其在一定温度范围内不导热的材料加工的与被测深度相对应长度的隔套3将传感器尾座201和传感器出线座202连接起来，连接方式可采用螺纹连接，优选可在隔套3与连接的传感器座之间设置相对应的O型密封圈凹槽，O型密封圈凹槽处设置O型密封圈6，隔套3与传感器座之间采用O型密封圈6密封，并通过胶粘接。隔套优选采用的温度隔离材料为聚四氟乙烯，隔套3内填充有环氧树脂7，通过环氧树脂7固定热敏电阻的输出信号线以避免输出信号线虚接导致的问题并提高整个多段式温度传感器的强度，极大地提高了仪器安装的成活率。传感器尾座201内的第一个热敏电阻101的输出信号线401依次穿过传感器尾座201、隔套3的中空部分和传感器出线座202，输出信号线401与传感器出线座202内的第二个热敏电阻102的输出信号线402汇合并最终引出。输出信号线401和输出信号线402汇合后可以最终从传感器出线座202以一根多芯电缆5的形式引出。

如图1所示的多段式温度传感器的制备方法为，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的隔套3，在隔套3的一端连接传感器尾座201(采用O型密封圈6实现密封连接)，然后将传感器尾座201内的第一个热敏电阻101的输出信号线401通过传感器尾座201和隔套3的中空部分引出，然后在隔套3的中空部分灌入环氧树脂7填充，输出信号线401引出至传感器出线座202并将隔套3的另一端连接传感器出线座202(采用O型密封圈6实现密封连接)，在传感器出线座202内将引过来的输出信号线401与第二个热敏电阻102的输出信号线402汇合后以一根多芯电缆5的形式引出。

本发明的多段式温度传感器中的热敏电阻还可以根据实际需要采用三个以上，如图2所示的第二种优选结构，包括若干热敏电阻：第一个热敏电阻101、第二个热敏电阻102、第三个热敏电阻103、第四个热敏电阻104和第五个热敏电阻105，与各热敏电阻分别对应设置的五个传感器座：位于一端的传感器尾座201、位于另一端的传感器出线座202以及位于中间的三个传感器中间座203(传感器中间座203的数量为多段式温度传感器中的全部传感器座的数量减去2)，各传感器座并排设置并相互有一定间隔，可将各热敏电阻用导热胶分别相应固定在由金属导热材料加工的传感器座上的卧式槽内，还包括隔套：第一个隔套301、第二个隔套302、第三个隔套303和第四个隔套304，隔套的数量为多段式温度传感器中的全部传感器座的数量减去1，隔套3连接相邻的两传感器座，优选为聚四氟乙烯材料制成，并在各隔套的中空部分(或者说是空腔)内灌入环氧树脂填充。传感器尾座201内的第一个热敏电阻101的输出信号线401依次穿过传感器尾座201、第一个隔套301的中空部分、相邻的传感器中间座203以及第二个隔套302的中空部分并在相邻的传感器中间座203内或在第二个隔套302的中空部分与所述相邻的传感器中间座203内的第二个热敏电阻102的输出信号线402汇合，依次类推，最终在传感器出线座202内各输出信号线(输出信号线401、输出信号线402、输出信号线403、输出信号线404和输出信号线405)汇合后以一根多芯电缆5的形式引出。所有热敏电阻输出信号线通过传感器座及各隔套的中空部分(也可理解为是隔套的空腔，或者是隔套中间的预留穿孔)穿出最终与多芯电缆连接，优选也采用O型密封圈加环氧固定的方式实现传感器出线座202与多芯电缆5连接处的密封。

如图2所示的多段式温度传感器的制备方法为，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的各隔套，在第一个隔套301的一端连接传感器尾座201(采用O型密封圈6实现密封连接)，然后将传感器尾座201内的第一个热敏电阻101的输出信号线401通过传感器尾座201和第一个隔套301的中空部分引出，然后在第一个隔套301的中空部分灌入环氧树脂7填充，输出信号线401引出至相邻的传感器中间座203并将第一个隔套301的另一端连接相邻的传感器中间座203的一端(采用O型密封圈6实现密封连接)，再将第二个隔套302的一端连接所述相邻的传感器中间座203的另一端，输出信号线401和所述相邻的传感器中间座203内的第二个热敏电阻102的输出信号线402均穿过第二个隔套302的中空部分且两路输出信号线在所述相邻的传感器中间座203内或在第二个隔套302的中空部分相汇合，再在第二个隔套302的中空部分灌入环氧树脂7填充，依次类推，最终各路输出信号线在传感器出线座202内汇合后以一根多芯电缆5的形式引出。

本发明是设计一种将多支具有金属外壳的热敏电阻通过导热慢或者在一定温度范围内不导热的材料制成的隔套结构件连接在一起，用同一根电缆输出该传感器信号的分段式温度传感器结构。该多段式温度传感器根据被检测物检测要求深度不同决定该多段式温度传感器中的每支热敏电阻在多段式温度传感器中的布设位置，传感器出线座202安装在最外层(可以是地表层)可作为定位基准，该多段式温度传感器的特定结构以及所采用的技术将多支热敏电阻整合，解决了在混凝土、土层及岩层分段温度监测时多支温度传感器布设麻烦以及在埋设过程中定位深度不准确的问题，有效的降低了施工难度，减少分层测温项目的施工成本，方便了后期产品的维护，提高了多段式温度传感器的可靠性，降低了整体采集***成本。

本发明多段式温度传感器的工作方式：

每一个传感器座(如传感器尾座、传感器中间座和传感器出线座)及各自内部的热敏电阻整体都可理解为是一支温度传感器，依次用温度传导慢或者在一定温度范围内不导热的材料加工的隔套连接起来，这样就不会导致每一支温度传感器之间造成导热影响，多段式温度传感器中的每支温度传感器都是独立工作的(即各热敏电阻均独立工作)，由于传感器尾座、传感器中间座和传感器出线座都是导热能力极强的金属材料，由这些热敏电阻的载体先一步感知所处外部环境的温度，在传递给各自对应的热敏电阻，各热敏电阻的输出信号线汇合后以一根多芯电缆的形式引出，各热敏电阻是通过不同温度对应的阻值不同，从而可以通过一阻值测量装置将热敏电阻所处的阻值测量出来，对应温度与阻值对应数据，就能够读出每段深度的热敏电阻所处环境的具体温度。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种多段式温度传感器，其特征在于，包括两个以上热敏电阻以及与各热敏电阻对应数量的传感器座，还包括温度隔离材料制成的中空的隔套，各热敏电阻均设置在各自对应的传感器座内，各传感器座并排间隔设置且相邻传感器座之间通过隔套相连接，各热敏电阻的输出信号线通过传感器座及隔套的中空部分汇合并最终从一端的传感器座引出。

2.根据权利要求1所述的多段式温度传感器，其特征在于，当热敏电阻为两个时，各热敏电阻对应的传感器座分别为传感器尾座和传感器出线座，传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线依次穿过传感器尾座、隔套的中空部分和传感器出线座后在传感器出线座内与传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合并最终引出。

3.根据权利要求1所述的多段式温度传感器，其特征在于，当热敏电阻为三个以上时，位于两端的传感器座分别为传感器尾座和传感器出线座，其余的传感器座为传感器中间座；传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线依次穿过传感器尾座、第一个隔套的中空部分、相邻的传感器中间座以及第二个隔套的中空部分并在所述相邻的传感器中间座内或在第二个隔套的中空部分与所述相邻的传感器中间座内的热敏电阻的输出信号线汇合，依次类推，最终与在传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合后引出。

4.根据权利要求1至3之一所述的多段式温度传感器，其特征在于，各热敏电阻的输出信号线汇合后最终从一端的传感器座以一根多芯电缆的形式引出。

5.根据权利要求1至3之一所述的多段式温度传感器，其特征在于，所述隔套为聚四氟乙烯材料制成，隔套的长度与被测深度相对应。

6.根据权利要求5所述的多段式温度传感器，其特征在于，所述隔套内填充有环氧树脂。

7.根据权利要求6所述的多段式温度传感器，其特征在于，所述隔套与传感器座之间设置有相对应的O型密封圈凹槽，所述O型密封圈凹槽处设置O型密封圈，隔套与传感器座之间采用O型密封圈密封。

8.一种根据权利要求2所述的多段式温度传感器的制备方法，其特征在于，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的隔套，在隔套的一端连接传感器尾座，然后将传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线通过传感器尾座和隔套的中空部分引出至传感器出线座并将隔套的另一端连接所述传感器出线座，在传感器出线座内将引过来的传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线与传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合并最终引出。

9.一种根据权利要求3所述的多段式温度传感器的制备方法，其特征在于，先将各热敏电阻固定设置在各自对应的传感器座内并根据被测深度加工相应长度的各隔套，在第一个隔套的一端连接传感器尾座，然后将传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线通过传感器尾座和第一个隔套的中空部分引出至相邻的传感器中间座并将第一个隔套的另一端连接所述相邻的传感器中间座的一端，再将第二个隔套的一端连接所述相邻的传感器中间座的另一端，所述传感器尾座内的热敏电阻的输出信号线和所述相邻的传感器中间座内的热敏电阻的输出信号线均穿过第二个隔套的中空部分且两路输出信号线在所述相邻的传感器中间座内或在第二个隔套的中空部分相汇合，依次类推，最终与在传感器出线座内的热敏电阻的输出信号线汇合后引出。

10.根据权利要求8或9所述的制备方法，其特征在于，各热敏电阻的输出信号线汇合后最终从传感器出线座以一根多芯电缆的形式引出；

和/或，在隔套与传感器座连接时采用O型密封圈实现密封连接；

和/或，在连接隔套一端以及在隔套的中空部分穿过输出信号线后先在隔套的中空部分灌入环氧树脂填充再连接隔套的另一端。