一种地气压的测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地气压监测装置的构成、使用安装及判读的方法，它是由大气压力变送器、无纸记录仪、数据传输线和电源组成。大气压力变送器除一个保留在地表上监测大气压外，其它都埋设于包气带土壤内；无纸记录仪通过数据传输线分别与大气压力变送器连接，并通过数据传输线与电源连接。本发明专利技术可长期监测地气压的变化，为文物保护、科学研究和勘探生产等提供技术与设备支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种地气压力的测量装置。具体地说，应用该装置可测量地下包气带内土壤气压的细微变化，为地球物理化学的勘察研究提供技术支撑。
技术介绍
众所周知，土壤是由固体、液体和气体三类物质组成的。固体物质包括土壤矿物质、有机质和微生物等；液体物质主要指土壤水分；气体是存在于土壤孔隙中的空气。土壤中这三类物质构成了一个有机的统一体。从地质学的角度看，地面以下潜水面以上的地带称包气带，它是岩土颗粒、水、空气三者同时存在的一个复杂系统。无论通常意义上的土壤还是地质学上所指的包气带，该区域由于气相的存在，与外界大气形成了一个连续的统一体。在该区域内，土壤空气压力一方面受大气的影响和控制，随大气的变化而变化，但同时受土壤内部温度、湿度、盐分等自然环境条件和自身构成的影响，导致在不同区域的地气压存在差异。地气压差异会导致水分、矿物离子、天然气分子等运移。目前一般通过测量吸附于土壤颗粒的地球化学元素，如微量成矿元素或伴生元素、伴生气体的含量来确定它们的运移方向，达到资源勘查目的。另外，在古丝绸之路沿线上保存了众多的佛教石窟，它们开凿于了砾砂岩体中，处于包气带中。石窟中保存的大量精美壁画、彩塑，是我国重要的文化遗产，具有重要的历史、科学和文化价值。其中以莫高窟为代表的石窟群因其规模宏大，保存完整，内容丰富，早已于1987年被联合国教科文组织列入世界文化遗产目录，成全人类共同的精神财富。长期以来，由于气侯的变化和人类活动的影响，众多的石窟壁画存在起甲、霉变、空鼓、酥碱等与水分相关的病害。研究发现，水分是引起壁画病害最活跃的因素。因此，监测洞窟围岩水汽的运移方向，确定洞窟水分来源，在洞窟文物的主动预防性保护中具有至关重要的作用。因而，如何直接通过地气压的监测，依据相对压差判断地气运移方向和形成原因，在水文勘察、资源勘探和珍贵洞窟文物保护等方面具有重要意义，在地球物理化学研究中有广阔的应用前景。
技术实现思路
综上所述，本专利技术以不饱和土壤(包气带)的气压为监测对象，旨在提供一种地气压的监测装置。利用本装置监测不同区域的地气压，确定地气的运移方向，为地下水文勘察、资源勘探和洞窟文物保护提供关键技术与设备支撑。本专利技术的目的是这样实现的: 一种地气压监测装置，是由大气压力变送器、无纸记录仪和数据线和电源组成。大气压力变送器除一台保留在地表上监测大气压外，其它大气压力变送器在不同区域、不同深度都埋设于包气带土壤内，无纸记录仪通过数据传输线分别与大气压力变送器连接，无纸记录仪通过电线与电源连接。本专利技术的优点是: 1、本专利技术性能稳定可靠，有较强的抗干扰能力，记录间隔可根据需要自行调控，如设定无纸记录仪间隔为10分钟，监测数据存储可达一年以上，具备记录时间长、自动记录的特点。又因可随时下载，实现了无限期连续监测。2、本专利技术可实时监测地气压的变化过程；若与温度、湿度等环境因子的同步监测相配合，可分析环境因子对土壤水分、矿物离子和油气(天然气)的运移。对于洞窟围岩水分运移、深潜伏矿藏和油(气)田的勘探有非常重要的作用。【附图说明】图1是本专利技术的示意图。图中:1为大气压力变送器；2为无纸记录仪；3为数据线；4为电源。图2为本专利技术地气压装置测试的冬季地气压实测图。图3为本专利技术地气压装置测试的冬季相对地气压差图。图4为本专利技术地气压装置测试的夏季地气压实测图。图5为本专利技术地气压装置测试的夏季相对地气压差图。【具体实施方式】本专利技术采用的大气压力变送器(HD9408T，意大利DeltaOHM公司生产，其测量范围:600?1100 mBar ;过载:2 bar ;精度:±0.4 mbar ;输出:4?20 mA ;工作温度:-30?+60°C);配置记录仪为BT805无纸记录仪(厦门伯特自动化工程有限公司生产)，记录间隔可根据具体需要从数秒至数小时自由设定。五位显示，精度较高，与大气压力变送器HD9408T配套，分辨率可达0.1 hPa。U盘转存，方便下载与分析。电源可根据实际需要选择AC 220V供电电源或DC 24V供电的仪表。下面结合附图1，对本专利技术的技术方案再作进一步的说明: 如图1所示，一种地气压监测装置是由大气压力变送器1、无纸记录仪2、数据线3和电源4组成。本专利技术的操作过程: 1)测量时，水平放置无纸记录仪2，连通所需规格的AC220V供电电源或DC 24V电源4； 2)无纸记录仪2根据需要用设定地气监测所需的时间间隔,如10min, 30 min等可任意设置； 3)大气压力变送器I除一台置于地表20 cm上监测大气压外，其它(根据实际需要可增加)大气压力变送器I分别埋设于不同区域、不同深度的包气带土壤内。埋设前，需要在无风环境下对大气压力变送器I进行同一海拔高度的统一标定；大气压力变送器I埋入时，要根据监测的目的确定埋设的深度，一般为垂直方向，当然也可根据需要横向埋设。仪器埋设时，需要事先挖坑，在欲监测深度的坑壁上开挖小洞，以刚好放置大气压力变送器I为好，回填后土壤要密实，确保回填土壤在大气压力变送器I间踩踏龇实，以不封堵变送器探测孔为宜； 4)无纸记录仪2通道接口通过数据线3与地面上I个大气压力变送器I连接外，其它分别与土壤(包气带)中大气压力变送器I并联连接； 5)大气压力变送器I所感应的电信号由数据线3传输到无纸记录仪2处理存储。用U盘在UBS接口下载数据，计算机进行数据分析。埋入土壤中大气压力变送器1，测量数据虽然为包气带土壤的真实气压值，但下载后需要以地表地气压值为基值，通过计算机EXCEL进行数据处理，在排除大气压的影响下显示土壤内不同区域的气压相对值，从而清晰显示不同区域的相对压差，准确判断地气的运移方向。地气运移符合气体运移的基本原理，即从气压高处向气压低处运移，根据相对气压的高低，从而确定地气的运移方向。下面，本专利技术以莫高窟戈壁2012?2013年O?2.0 m 土壤的实际安装及监测结果为例，对监测结果及地气运移、判读及表达意义进行具体说明(图2—图5): 莫高窟戈壁O?2.0 m地气压的监测，首先，对埋设的大气压力变送器进行统一的标定。本发实施例选用的大气压力变送器(HD9408T，意大利DeltaOHM公司生产，其测量范围:600?1100 mBar ;过载:2 bar ;精度:±0.4 mbar ;输出:4?20 mA ;工作温度:-30?+60°C)。然后，在地表20 cm安装I台大气压力变送器1，另外在地下20、50、100、200 cm处分别各埋设I台大气压力变送器I与无纸记录仪2通道接口连接(如图1所示，图1地下只标出了 2个)。无纸记录仪2连通AC 220V电源4,无纸记录仪设定10 min记录一次。经过全年的连续监测，发现土壤内的地气压存在稳定周期性(季节性)的交替。在冬季实际气压的监测结果如图2，地下200 cm处气压高于地上大气压及浅层，说明有深层地气向浅层地表运移；夏季的实测结果如图4，地下200 cm处明显低于地表及浅层，说明浅层的地气向深层运移。为了更加清晰的研究土壤内的地气压的变化及内在规律，在排除大气压的影响下，即地气压减去地面大气压，结果如图3和图5，非常清晰的表达了地气在土壤层内的运移方向。同时，地气差呈现出稳定的日周期性波动，这对研究地气周期性变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地气压监测装置，是由大气压力变送器（1）、无纸记录仪（2）和数据线（3）和电源（4）组成，其特征大气压力变送器（1）除一台保留在地表上监测大气压外，其它各台大气压力变送器（1）都埋设于的包气带土壤内，无纸记录仪（2）通过数据传输线（3）分别与大气压力变送器（1）连接，无纸记录仪（2）通过电线与电源（4）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李红寿，汪万福，詹鸿涛，邱飞，
申请(专利权)人：敦煌研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62