專(zhuān)利名稱(chēng):熱脈沖法測(cè)試土體水分、溫度的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明具體涉及熱脈沖法測(cè)試土體水分、溫度的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法。
背景技術(shù):
現(xiàn)有土體水分原位測(cè)試技術(shù)主要是高頻電磁波時(shí)域反射測(cè)試法,該方法的主要問(wèn) 題是不能測(cè)試土體凍結(jié)狀態(tài)的總含水量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是避免上述缺點(diǎn),提供一種能測(cè)試包括凍土在內(nèi)的土體水分,并且 可以同時(shí)測(cè)試土體的溫度的測(cè)試方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種利用熱脈沖測(cè)試土體溫度、水分的測(cè)試系統(tǒng)。其特征在
于包括具有加熱功能的溫度傳感器,所述的傳感器通過(guò)通道擴(kuò)展器與測(cè)試主機(jī)連接,測(cè)試
主機(jī)與數(shù)據(jù)處理及記錄器連接。 所述的測(cè)溫傳感器具有加熱功能。
所述的測(cè)試方法為將傳感器埋入待測(cè)土體中,連接在多通道傳感器,開(kāi)啟測(cè)試系
統(tǒng),設(shè)置被測(cè)土體的土質(zhì)、加熱功率等參數(shù),啟動(dòng)系統(tǒng),系統(tǒng)進(jìn)行初始化,初始化的任務(wù)是設(shè)
置時(shí)鐘、讀取初始溫度、發(fā)出觸發(fā)加熱指令功能,當(dāng)測(cè)試主機(jī)得到指令后,加熱器根據(jù)功率
要求開(kāi)始加熱,同時(shí)連續(xù)測(cè)試溫度,當(dāng)加熱器達(dá)到指令中的功率要求后,加熱器停止加熱,
當(dāng)溫度變化到初始值加預(yù)設(shè)值時(shí),溫度測(cè)試結(jié)束,數(shù)據(jù)存貯及處理器根據(jù)加熱功率和溫度
變化過(guò)程的特征參數(shù)計(jì)算被測(cè)土體的含水量。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)測(cè)試水分范圍1-60% vol ; 測(cè)試溫度范圍-20°C -60°C ; 水分測(cè)試精度±1%; 溫度測(cè)試精度o. rc。
以下通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例的附圖和描述對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖;
圖2是本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3是本發(fā)明的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 參見(jiàn)圖2,土體水分含量直接影響著土體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量等熱參數(shù),利用含水 土體的這一熱物理特性,在測(cè)試探頭中置入一加熱元件2和一測(cè)溫元件l,測(cè)量時(shí),加熱元 件2以可控功率加熱,測(cè)溫元件1進(jìn)行連續(xù)溫度測(cè)量,記錄和保存溫度采集數(shù)據(jù)及加熱功率,利用預(yù)先標(biāo)定的參數(shù)計(jì)算被測(cè)土體的含水量值。參見(jiàn)圖3,包括CPU模塊,CPU模塊與AD 轉(zhuǎn)換模塊和溫度信號(hào)調(diào)理模塊依次連接,CPU模塊并分別連有通信模塊和傳感器供電模塊, 傳感器供電模塊與溫度信號(hào)調(diào)理模塊連接。 參見(jiàn)圖1和圖2,本發(fā)明為一種土體水分、溫度一體化的測(cè)試系統(tǒng),包括傳感器,所 述的傳感器與通道擴(kuò)展器通過(guò)導(dǎo)線4連接,通道擴(kuò)展器與測(cè)試主機(jī)連接,測(cè)試主機(jī)與數(shù)據(jù) 處理及記錄器連接,所述的傳感器內(nèi)設(shè)置有測(cè)溫元件1和加熱元件2,測(cè)溫元件1和加熱 元件2之間設(shè)置絕緣填充物3 ;其測(cè)試方法為將傳感器埋入待測(cè)土體中,連接在多通道傳 感器,開(kāi)啟測(cè)試系統(tǒng),設(shè)置被測(cè)土體的土質(zhì)、加熱功率等參數(shù),啟動(dòng)測(cè)試系統(tǒng),系統(tǒng)進(jìn)行記錄 初始溫度、置時(shí)鐘零點(diǎn),發(fā)出觸發(fā)加熱指令等初始化并發(fā)送指令給測(cè)試主機(jī),加熱器開(kāi)始加 熱,同時(shí)連續(xù)測(cè)試傳感器的溫度,當(dāng)加熱到預(yù)設(shè)功率后,停止加熱器電源,當(dāng)測(cè)試溫度到初 始值加預(yù)設(shè)參數(shù)值時(shí),停止溫度數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理器利用預(yù)先標(biāo)定的數(shù)據(jù)計(jì)算被 測(cè)土體的含水量。 本發(fā)明主要用于巖土工程中土體水分、溫度測(cè)試;凍土工程中的溫度、水分測(cè)試 (可測(cè)凍土的含冰量);農(nóng)業(yè)土壤學(xué)中的水分、溫度測(cè)試;氣象學(xué)中的土體水分、溫度測(cè)試, 公路工程、鐵路工程中路基的水分、溫度測(cè)試;工業(yè)民用建筑物地基的水分、溫度測(cè)試;糧 食、棉花等物體中水分、溫度測(cè)試。
權(quán)利要求
一種利用熱脈沖測(cè)試土體溫度、水分的測(cè)試系統(tǒng)。其特征在于包括具有加熱功能的溫度傳感器,所述的傳感器通過(guò)通道擴(kuò)展器與測(cè)試主機(jī)連接,測(cè)試主機(jī)與數(shù)據(jù)處理及記錄器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用熱脈沖土體溫度、水分測(cè)試系統(tǒng),其特征在于所述 的測(cè)溫傳感器具有加熱功能。
3. —種利用熱脈沖土體溫度、水分測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試方法,其特征在于所述的測(cè)試方 法為將傳感器埋入待測(cè)土體中,連接在多通道傳感器,開(kāi)啟測(cè)試系統(tǒng),設(shè)置被測(cè)土體的土 質(zhì)、加熱功率等參數(shù),啟動(dòng)系統(tǒng),系統(tǒng)進(jìn)行初始化,初始化的任務(wù)是設(shè)置時(shí)鐘、讀取初始溫 度、發(fā)出觸發(fā)加熱指令功能,當(dāng)測(cè)試主機(jī)得到指令后,加熱器根據(jù)功率要求開(kāi)始加熱,同時(shí) 連續(xù)測(cè)試溫度,當(dāng)加熱器達(dá)到指令中的功率要求后,加熱器停止加熱,當(dāng)溫度變化到初始值 加預(yù)設(shè)值時(shí),溫度測(cè)試結(jié)束,數(shù)據(jù)存貯及處理器根據(jù)加熱功率和溫度變化過(guò)程的特征參數(shù) 計(jì)算被測(cè)土體的含水量。
全文摘要
本發(fā)明具體涉及一種熱脈沖法測(cè)試土體水分、溫度的測(cè)試系統(tǒng)及其測(cè)試方法。土體水分含量直接影響著土體的導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量等熱參數(shù),利用含水土體的這一熱物理特性,在測(cè)試探頭中置入一加熱元件和一測(cè)溫元件,測(cè)量時(shí),加熱元件以可控的功率發(fā)射一熱脈沖,測(cè)溫元件進(jìn)行連續(xù)進(jìn)行溫度測(cè)量,記錄加熱功率和溫度變化過(guò)程,通過(guò)預(yù)先標(biāo)定并存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的土體的含水量與加熱功率和溫度變化過(guò)程的特征參數(shù)的關(guān)系,就可得到被測(cè)土體的含水量值。本發(fā)明具有測(cè)試土體水分范圍寬、測(cè)試精度高、可測(cè)試凍結(jié)土體的含冰量等優(yōu)點(diǎn)??蓪?shí)現(xiàn)多通道多點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N25/18GK101782542SQ20101011609
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者侯仲杰 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)