恒功率岩土热物性测量仪制造技术

本发明专利技术公开了一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成。本发明专利技术实现了岩土热物性测量仪在工程现场测试过程中的循环水的恒功率加热，有效提高了岩土热物性参数测量结果的准确性和可靠性，使地源热泵系统工程设计、预算、投资科学合理，保证地源热泵系统建成后的运行效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩土热物性测量
，具体涉及一种恒功率岩土热物性测量仪。
技术介绍
目前，在建筑行业中央(供热)空调中采用地源热泵技术可以有效地提高一次能 源的利用率，在节能减排方面有十分突出的优势。地源热泵技术在施工安装前，要进行地下 岩土热物性参数测量(岩土导热系数)，测量值直接决定工程实施技术方案中的各项重要 参数(如地下换热站所需的钻孔数量及深度)，从而直接影响地源热泵系统的投资和运行 效果。现有的岩土热物性参数测量方法是在地源热泵工程现场钻孔并埋设地埋管，地面 上安装与地埋管相连通的测试装置构成闭合回路；回路中充满水，循环水被加热器加热并 在回路中循环流动将热量与地下岩土交换，通过测试进出水管处循环水温度、压力、流量等 参数进行岩土热物性参数核算；该工程现场测试过程按规定要持续M-72小时，整个过程 不能中断且要求加热功率恒定。但工程现场大功率工程设备的启停、电力输送线距离较长 等因素常导致工地现场电压波动较大、电压偏低，供电电源的问题会直接导致测试过程中 加热器加热功率不恒定，使测试结果产生较大误差，直接影响地源热泵系统的工程设计、投 资、运行效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用PWM供电技术，提出一种加热器加热功率恒定的恒功率岩土 热物性测量仪。本专利技术采用的技术方案是在岩土热物性测量过程中，对加热器的加热管供电采 用PWM(脉宽调制)供电技术保证其加热功率的恒定，进而提高岩土热物性测试过程中各项 参数的准确性可靠性。它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电 加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成； 其中电功率检测电路由电功率检测芯片、电压互感器、电流互感器组成；PWM供电电路连接 关系是电功率检测电路串联在加热管供电回路中，电功率检测电路输出信号送入单片机， 单片机输出控制信号到继电器，继电器触点串联在加热管供电回路中；电功率检测电路中 电压互感器、电流互感器输出信号送入电功率检测芯片相关端口。其工作原理是恒功率岩土热物性测量仪液体循环系统加热器通过进、出水管和 埋设的地埋管构成闭合回路；液体循环系统中水泵串联在闭合回路中使液体水循环流动； 加热器的加热管通过PWM供电电路实现恒功率加热循环水。PWM供电电路中电功率检测 电路将检测输出信号送入单片机处理实时的监控加热管的加热功率，同时单片机将实时加 热功率与设定值相比较，调节单片机输出PWM波的占空比，实时控制串联在加热管供电回 路中的继电器的通断，达到将加热功率稳定在设定数值。本专利技术的积极效果是实现了岩土热物性测量仪在工程现场测试过程中的循环水的恒功率加热，有效提高了岩土热物性参数测量结果的准确性和可靠性，使地源热泵系统 工程设计、预算、投资科学合理，保证地源热泵系统建成后的运行效果。附图说明图1是岩土热物性测量工程现场测试示意图；图中1-地埋管，2-岩土热物性测试仪。图2是本专利技术的整体电路结构图；图中1-单片机，2-流量检测，3-循环水泵控制，4-恒功率PWM供电控制，5-加热 管，6-桥式放大及AD转换，7-温度检测，8-功率检测，9-数据存储，10-万年历时钟，11-电 池，12-功能按键，13-液晶显示器，14-串口通信。图3是本专利技术的PWM供电电路原理图；图中1-电功率检测电路，2-总加热继电器，3-主加热管，4-调节加热管，5-调节 加热管继电器，6-电压互感器，7-电流互感器，8-电功率检测芯片，9-单片机。具体实施例方式如图1所示，在岩土热物性参数测量过程中，加热循环水在岩土热物性测量仪2与 地埋管1构成的回路中循环流动，岩土热物性测量仪2通过在循环水系统中的各种传感器 采集的信号完成岩土热物性参数测量。如图2所示，恒功率岩土热物性测量仪的整体电路结构图。它包括单片机1，流 量检测2，循环水泵控制3，恒功率PWM供电控制4，加热管5，桥式放大及AD转换6，温度 检测7，功率检测8，数据存储9，万年历时钟10，电池11，功能按键12，液晶显示器13，串口 通信14。其中单片机内部硬件资源和配置满足整个电路系统功能设计需要单片机1选用 ATmega32型号即可；流量检测2采用H(TER系列超声波涡轮流量传感器测量流量；桥式放 大及AD转换6是温度检测7的输出信号处理和转换电路，温度检测7采用PT1000钼热电 阻温度传感器，保证温度测量精度；数据存储9可选用MLC512电擦写式只读存储器，其容 量512KB可储存足够的测量数据信息。图中其它部分电路依靠现有技术电路设计硬件电路 及选用电路元器件即可。如图3所示，首先电功率检测电路1串联在主加热管3和调节加热管4的供电回 路中。电功率检测电路1由电压互感器6、电流互感器7、电功率检测芯片8组成。电压互 感器6和电流互感器7将采集信号提供给电功率测量芯片8。电功率测量芯片8选用高精 度电能计量集成电路ADE7755，它能为单片机9提供功率测量脉冲，单片机9通过内部程序 单位时间内检测脉冲数即可实时准确的测量加热功率。单片机9把实时测量的加热功率与 设定值进行比较，调节PWM波的占空比，控制调节加热管继电器5的触点通断。加热时单片 机9首先控制总加热继电器2闭合，加热管供电开始加热。为了保证加热功率恒定，将加热 管分成了两级加热，一级是主加热管3，另一级是调节加热管4。主加热管3在总加热继电 器2得电后，连续工作提供基础加热功率。总加热管继电器2选用电磁式继电器即可，继电 器的线圈电压及触点容量满足电路正常工作要求。调节加热管4起到主要功率调节作用， 调节加热管4由调节加热管继电器5控制其供电电源的通断。调节加热管继电器5受单片 机9输出PWM波控制，其触点通断频繁，需选用符合电路要求的固态继电器。 本
内技术人员按照上述电路设计方案和功能要求设计硬件电路和编写 软件程序即可实施。权利要求1.一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物 性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率 检测电路组成；PWM供电电路的连接关系是电功率检测电路串联在加热管供电回路中，电 功率检测电路输出信号送入单片机，单片机输出控制信号到继电器，继电器触点串联在加 热管供电回路中。2.如权利要求1所述的恒功率岩土热物性测量仪，其特征在于，所述的电功率检测电 路由电功率检测芯片、电压互感器、电流互感器组成。全文摘要本专利技术公开了一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用PWM供电电路；PWM供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成。本专利技术实现了岩土热物性测量仪在工程现场测试过程中的循环水的恒功率加热，有效提高了岩土热物性参数测量结果的准确性和可靠性，使地源热泵系统工程设计、预算、投资科学合理，保证地源热泵系统建成后的运行效果。文档编号G01N25/20GK102087234SQ20111002868公开日2011年6月8日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日专利技术者李英建, 郑良村, 郝君, 马宁, 魏巍 申请人:李英建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒功率岩土热物性测量仪，它包括岩土热物性测量仪，其特征在于，在岩土热物性测量仪中的电加热器采用ＰＷＭ供电电路；ＰＷＭ供电电路由单片机、继电器、加热管、电功率检测电路组成；ＰＷＭ供电电路的连接关系是：电功率检测电路串联在加热管供电回路中，电功率检测电路输出信号送入单片机，单片机输出控制信号到继电器，继电器触点串联在加热管供电回路中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李英建，郑良村，马宁，郝君，魏巍，
申请(专利权)人：李英建，
类型：发明
国别省市：37