电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪制造技术

技术编号：44277740 阅读：0 留言：0更新日期：2025-02-14 22:16

本发明专利技术涉及一种电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，属于冰层厚度检测技术领域。水平调节组件固接于外壳的外侧，外壳组件与支撑加固组件构成检测仪的外壳，动力组件固接于外壳内部右侧，加热探测组件位于外壳的中部；动力组件的步进电机带动加热探测组件的加热柱进行探测，传感器组件的各传感器同步工作，显示组件的显示屏幕实时显示各传感器的示数。优点在于：结构简洁，续航能力强，误差小。电热丝分段加热，节省能源，增强续航能力。通过冰层热力学特性可判断冰层热力学状态，可进一步评估冰层质量（密度、比热容、表面质量）和承载能力。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冰层厚度检测，特别涉及一种电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，用于对冰层的厚度及质量进行测量。

技术介绍

1、在中国北方地区冬季结冰较厚，冰面的研究对于人们的生产生活有着密切的联系。为了保障人们在冰面上的工作安全，提高在冰面上的工作效率，冰面厚度及质量检测显得尤为重要。近期由于全球变暖，冰层厚度检测仪在冰面检测领域有着广阔的应用前景。

2、对于冰层厚度的检测往往是在交通与供电不便、气候恶劣等不利的环境条件下进行。为了克服恶劣的天气，解决交通不变等问题，既需要测量仪具有良好的便携性，又要具有可移动的电源以及良好的续航能力。传统的测量冰层厚度方法通常采用人工测量的方式，操作烦琐、耗时且存在一定的安全风险。

3、冰层检测仪是一种用于测量和监测冰层厚度、温度和质量的设备。可用于冰面活动的保障探测，在防凌破冰领域可快速查找冰层薄弱点，为破冰提供有力的信息支持；在水文观测领域可快速简便实现对江河湖泊断面冰层厚度连续测量。冰层检测仪有多种类型，用于测量和监测冰层的不同特性。常见的冰层检测仪类型有雷达探测器、钻孔探测器、电阻率探测器、温度传感器网络。现有的雷达型冰层厚度检测仪较为复杂，价格较高；钻孔探测仪对冰面的破坏较大；电阻率探测仪的测量精度较低；温度传感器网络布置较为复杂，且测量速度缓慢。

4、总的来说，冰层检测仪的应用前景涉及到环境保护、资源开发、航行安全、基础设施建设和科学研究等多个领域，具有非常重要的意义。随着技术的不断进步，冰层检测仪的性能和应用范围也将不断扩大。

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技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，解决了现有冰层检测仪存在的分辨率退化、信号衰减、检测精度低、测量速度慢等问题。本专利技术通过加热柱对冰面进行钻孔，同时传感器接收到力、位移、温度、功率等参数，通过显示屏幕实时显示数据。通过冰层热力学特性可判断冰层热力学状态，进一步评估冰层质量和承载能力。采用多段加热方式，实现检测仪的节能性。

2、本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：

3、电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，包括水平调节组件a、显示组件b、外壳组件c、支撑加固组件d、动力组件e、传感器组件f、加热探测组件g及电源组件h；所述水平调节组件a固接于外壳的外侧，外壳组件c与支撑加固组件d构成检测仪的外壳，动力组件e固接于外壳内部右侧，加热探测组件g位于外壳的中部。动力组件e的步进电机带动加热探测组件g 的加热柱进行探测，传感器组件f的各传感器同步工作，显示组件b的显示屏幕实时显示所有传感器的示数（力、位移、温度、功率），装置结构简洁，续航能力强，误差小。电热丝分段加热，节省能源，增强续航能力。通过冰层热力学特性可判断冰层热力学状态，可进一步评估冰层质量（密度、比热容、表面质量）和承载能力。

4、所述的加热探测组件g 的加热柱32通过力传感器23上的螺纹连接于检测仪的中间位置，导向管31固接于底板56；加热柱32内安装有多段加热丝67及多个温度传感器66，温度传感器分布于各段加热丝67的中部及加热柱的尖端；温度传感器66及加热丝67通过加热柱填充物68固定于加热柱32内部；温度传感器66连接温度变送器40；加热丝67正极连接继电器44，负极连接加热柱32内部。

5、所述的水平调节组件a的水平仪1通过安装螺钉组ⅰ2固接于顶板3上侧，调节支腿固定端结构8通过安装螺钉组ⅲ7固接于支撑杆组13上，调节支腿呈对称形式安装在检测仪外壳上；调节支腿包括调节支腿固定端结构8、调节螺纹管10，调节螺纹管10的两端分别与调节支腿固定端结构8、脚垫12螺纹连接，并分别通过调节螺母ⅰ9、调节螺母ⅱ11进行定位。

6、所述的动力组件e的步进电机14固接于线性滑台16的上方，滑块15安装于丝杠17及光杆20上，线性滑台16连接于支撑杆组13，线性滑台16通过固接于底板56，丝杠17穿过线性滑块16连接于步进电机14，光杆20通过过盈配合固定在线性滑台16上，加热柱连接件21呈l型，加热柱连接件21固接在滑块15上，位移传感器连接件24固接在加热柱连接件21上。

7、所述的传感器组件f的力传感器23上下两端为螺纹结构，连接于加热柱32及加热柱连接件21上，位移传感器25固接在l型连接件26上，l型连接件固接于顶板3，单片机34固接于后侧板ⅲ62，力变送器36固接于后侧板ⅲ62，步进电机驱动器38固接于后侧板ⅰ60，温度变送器40固接于左侧板ⅰ57，直流功率计42固接于左侧板ⅲ59。

8、所述的电源组件h由继电器44、紧固螺钉组ⅶ45、电源46、紧固螺钉组ⅷ47组成，继电器44通过紧固螺钉组ⅶ45固接于后侧板ⅲ62，电源46通过紧固螺钉组ⅷ47固接于后侧板ⅲ62。

9、本专利技术的工作过程如下：

10、实验前，将加热柱复原为零位，电源为关闭状态，通过调节支腿与水平仪的配合调节检测仪到合适位置并保持水平。

11、实验过程：

12、一、设定步进电机14的转速。

13、二、启动步进电机14，令加热柱32工作到冰面的表面，设定此点为初始位置。

14、三、开启电源46，进行通电加热，当检测仪开始工作后，加热柱32向下移动从而带动拉绳式位移传感器25下端移动，拉绳随之伸长，在显示屏幕4上实时显示加热柱32向下的位移。单片机34、力传感器23与加热柱32相连。在加热柱32进行工作时，直流功率计42可测量出加热丝67的电压、电流及功率。在加热柱32的底部安装有温度传感器66，进行冰层末端的温度测量；加热柱32底部装有力传感器23，可进行末端压力的测量，显示出钻尖压力，进行表面质量的计算。步进电机14通过丝杠17传递动力使滑块沿线性滑台16移动，滑块15带动加热柱32运动。同时加热丝67开始工作，最下端开始加热。力传感器23接收到信号。当加热柱32进一步深入冰层，即将到达第二段深度时，第二段加热丝67开始工作，往后以此类推。最终力传感器23示数下降到一定示数即为结束，位移传感器25示数为冰层厚度。在移动的过程中有导向管31负责加热柱32的导向工作，以使加热柱32运动为垂直运动。

15、四、信号采集结束，步进电机4停止运转，将实验数据存储为可调用文件。

16、本专利技术的有益效果在于：

17、1.专利技术的本冰层厚度检测仪便于运输、携带和安放，这相对于传统的冰层厚度检测仪具有很大的优势，体积小、操作简便。

18、2.本专利技术的冰层厚度检测仪具有节能的优势，采用多段加热丝分级加热方式，使检测仪续航能力更强、消耗能量更小，采用可更换电池作为电源，能量获取方式更加方便。

19、3.本专利技术采用单片机以及多种传感器，自动化水平更高，显示更加直观，可实时显示所有传感器的示数（力、位移、温度、功率）。

20、4.本专利技术通过热力学机理得出冰层质量（密度、比热容），通过评价冰层表面质量及表面承载能力。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：包括水平调节组件（A）、显示组件（B）、外壳组件（C）、支撑加固组件（D）、动力组件（E）、传感器组件（F）、加热探测组件（G）及电源组件（H）；所述水平调节组件（A）固接于外壳的外侧，外壳组件（C）与支撑加固组件（D）构成检测仪的外壳，动力组件（E）固接于外壳内部右侧，加热探测组件（G）位于外壳的中部；动力组件（E）的步进电机带动加热探测组件（G）的加热柱进行探测，传感器组件（F）的各传感器同步工作，显示组件（B）的显示屏幕实时显示各传感器的示数；

2.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的水平调节组件（A）的水平仪（1）通过安装螺钉组Ⅰ（2）固接于顶板（3）上侧，调节支腿固定端结构（8）通过安装螺钉组Ⅲ（7）固接于支撑杆组（13）上，调节支腿呈对称形式安装在检测仪外壳上；调节支腿包括调节支腿固定端结构（8）、调节螺纹管（10），调节螺纹管（10）的两端分别与调节支腿固定端结构（8）、脚垫（12）螺纹连接，并分别通过调节螺母Ⅰ（9）、调节螺母Ⅱ（11）进行定位。

3.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的动力组件（E）的步进电机（14）固接于线性滑台（16）的上方，滑块（15）安装于丝杠（17）及光杆（20）上，线性滑台（16）连接于支撑杆组（13），线性滑台（16）通过固接于底板（56），丝杠（17）穿过线性滑块（16）连接于步进电机（14），光杆（20）通过过盈配合固定在线性滑台（16）上，加热柱连接件（21）呈L型，加热柱连接件（21）固接在滑块（15）上，位移传感器连接件（24）固接在加热柱连接件（21）上。

4.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的传感器组件（F）的力传感器（23）上下两端为螺纹结构，连接于加热柱（32）及加热柱连接件（21）上，位移传感器（25）固接在L型连接件（26）上，L型连接件固接于顶板（3），单片机（34）固接于后侧板Ⅲ（62），力变送器（36）固接于后侧板Ⅲ（62），步进电机驱动器（38）固接于后侧板Ⅰ（60），温度变送器（40）固接于左侧板Ⅰ（57），直流功率计（42）固接于左侧板Ⅲ（59）。

5.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的电源组件（H）由继电器（44）、紧固螺钉组Ⅶ（45）、电源（46）、紧固螺钉组Ⅷ（47）组成，继电器（44）通过紧固螺钉组Ⅶ（45）固接于后侧板Ⅲ（62），电源（46）通过紧固螺钉组Ⅷ（47）固接于后侧板Ⅲ（62）。

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【技术特征摘要】

1.一种电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：包括水平调节组件（a）、显示组件（b）、外壳组件（c）、支撑加固组件（d）、动力组件（e）、传感器组件（f）、加热探测组件（g）及电源组件（h）；所述水平调节组件（a）固接于外壳的外侧，外壳组件（c）与支撑加固组件（d）构成检测仪的外壳，动力组件（e）固接于外壳内部右侧，加热探测组件（g）位于外壳的中部；动力组件（e）的步进电机带动加热探测组件（g）的加热柱进行探测，传感器组件（f）的各传感器同步工作，显示组件（b）的显示屏幕实时显示各传感器的示数；

2.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的水平调节组件（a）的水平仪（1）通过安装螺钉组ⅰ（2）固接于顶板（3）上侧，调节支腿固定端结构（8）通过安装螺钉组ⅲ（7）固接于支撑杆组（13）上，调节支腿呈对称形式安装在检测仪外壳上；调节支腿包括调节支腿固定端结构（8）、调节螺纹管（10），调节螺纹管（10）的两端分别与调节支腿固定端结构（8）、脚垫（12）螺纹连接，并分别通过调节螺母ⅰ（9）、调节螺母ⅱ（11）进行定位。

3.根据权利要求1所述的电加热融化式节能型全自动冰层厚度及质量检测仪，其特征在于：所述的动力组件（e）的步进电机（14）固接于线性滑台（16）的上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐凤军，顾柏园，张永奇，裴永臣，白帆，王国宁，靳文志，赵海龙，林春城，李龙，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军装甲兵学院士官学校，
类型：发明
国别省市：

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