基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特征在于所述測試裝置包括樣品盒以及輔助電極，所述輔助電極可拆卸式固定于所述樣品盒兩端面，一端的所述輔助電極與另一端的所述輔助電極之間經(jīng)電線依次連接有可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源、電流表以及變阻箱。本實用新型的優(yōu)點是，具有良導(dǎo)電率的輔助電極緊密貼合在樣品盒兩端，從而大大降低了土樣與測量電極之間的接觸電阻，電極區(qū)域完全由輔助電極的面積來決定，完全消除了“電邊緣效應(yīng)”，進(jìn)一步提高了測試精度；輔助電極為可拆卸式，裝入土樣和更換電極時都較為方便；測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定波動小，適用于室內(nèi)測試。
【專利說明】基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電阻率測試裝置，具體涉及一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土 電阻率測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，國內(nèi)外學(xué)者對電阻率法在污染場地調(diào)查的應(yīng)用做了很多的基礎(chǔ)性工作， 通過室內(nèi)模擬試驗、土電阻率模型研究和相關(guān)化學(xué)分析，積累了寶貴的理論成果，為電阻率 法探測提供了技術(shù)保障。影響電阻率測定的因素有很多，如土的類型、溫度、飽和度、含水量 以及孔隙率等，僅僅通過現(xiàn)場測試的電阻率值無法對污染物的分布進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，需要研 究土電阻率的影響因素，得到土電阻率與各種影響因素之間的關(guān)系，因此有必要進(jìn)行室內(nèi) 電阻率實驗得到相關(guān)規(guī)律，然而現(xiàn)階段不同方法的測量結(jié)果之間存在差別，對土壤電阻率 測量準(zhǔn)確性可能會造成較大影響。目前，有關(guān)土壤電阻率室內(nèi)測量裝置的研究相對較少，成 熟的室內(nèi)電阻率測試裝置也較少，對土壤電阻率實驗室測量方法的選擇造成一些影響，因 此目前迫切需要一種較準(zhǔn)確的測量裝置在室內(nèi)測定土的電阻率大小。
[0003]目前對于土電阻率室內(nèi)測試方法并不統(tǒng)一。按照電極結(jié)構(gòu)形式可分為二極法和四 極法，按施加信號類型可分為直流法和交流法。目前室內(nèi)測試較多采用四極法。有研究顯 示，二極法測量結(jié)果包含了土壤與電極的接觸電阻，且隨土壤含水率降低接觸電阻不斷增 大，但許多研究人員因考慮四極法測試裝置相對復(fù)雜，擔(dān)心會對測試土樣造成擾動而使用 二極法。四極法可在電壓極滲入深度較淺，即土壤擾動較小的情況下測量。現(xiàn)有電阻率測 試系統(tǒng)多采用直流電測試。但直流電（DC)所具有的動電現(xiàn)象、電化學(xué)效應(yīng)會改變土的含水 量、土體結(jié)構(gòu)與孔隙水的化學(xué)成分等。采用交流電（AC)則可將試驗誤差減小到最小，因而， 在利用土電阻率指標(biāo)進(jìn)行土結(jié)構(gòu)性分析時，宜采用交流電（AC)。但對于交流信號，不同的研 究者選取的頻率不同，測試的結(jié)果也不同。不同方法的測量結(jié)果之間存在差別，對土電阻率 測量準(zhǔn)確性可能會造成較大影響。
[0004]目前有大部分研究采用專用設(shè)備用于室內(nèi)測試，如選用數(shù)字電阻率儀或電子補償 儀，也有少數(shù)研究采用萬用表直接測量法和四端直流電法測量土樣的電阻率，儀器是常用 的電流電壓表或萬用表。這兩種方法原理簡單，操作方便，但是由于電阻率變化范圍大，如 果電路中電阻不可調(diào)就需要不斷更換不同量程的電壓表或者電流表進(jìn)行測量，探索過程復(fù) 雜。很多學(xué)者都研究了室內(nèi)電阻率的測試裝置，依據(jù)兩相電極法測試原理的主要有：固結(jié) 儀改進(jìn)的電阻率測試裝置，改進(jìn)的MillerSoilBox和ESEU-I型土電阻率測試儀等；依據(jù) 四相電極法測試原理的主要有：圓柱狀電阻率測試儀、圓形四極電阻率測試裝置及Miller SoilBox等。
[0005] 用較簡單、測試范圍廣的室內(nèi)電阻率測試設(shè)備，準(zhǔn)確測出室內(nèi)土電阻率的大小，可 以用來研究不同物理性質(zhì)土的電阻率變化特點以及不同污染物和不同濃度污染物對電阻 率測定的影響，對于電阻率法用于污染場地探測具有很好的指導(dǎo)作用，有利于環(huán)境巖土行 業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種基于直流電的自控 可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，該測試裝置利用電路中的電壓表和電流表分別測出待測土 樣的測定電壓和測定電流，并利用樣品盒獲得土樣截面積和長度，以計算出土樣電阻率大 小。
[0007] 本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成：
[0008] -種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特征在于所述測試裝置 包括樣品盒以及輔助電極，所述輔助電極可拆卸式固定于所述樣品盒兩端面，一端的所述 輔助電極與另一端的所述輔助電極之間經(jīng)電線依次連接有可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源、電流表以 及變阻箱。
[0009] 所述測試裝置還包括電壓表以及與所述電壓表兩端相連接的兩根測量電極，兩根 所述測量電極插設(shè)于所述樣品盒中。
[0010] 兩根所述測量電極距所述樣品盒兩端面的距離相等。
[0011] 所述樣品盒呈長方體狀。
[0012] 所述輔助電極為形狀與所述樣品盒端面形狀相匹配的銅片。
[0013] 本實用新型的優(yōu)點是，具有良導(dǎo)電率的輔助電極緊密貼合在樣品盒兩端，從而大 大降低了土樣與測量電極之間的接觸電阻，電極區(qū)域完全由輔助電極的面積來決定，完全 消除了"電邊緣效應(yīng)"，進(jìn)一步提高了測試精度；輔助電極為可拆卸式，裝入土樣和更換電極 時都較為方便；測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定波動小，適用于室內(nèi)測試。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本實用新型中測試裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為本實用新型中樣品盒結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型的特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說 明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解：
[0017] 如圖1-2,圖中標(biāo)記1-9分別為：電源插座1、可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源2、電流表3、變 阻箱4、電壓表5、輔助電極6、樣品盒7、測量電極8、電線9。
[0018] 實施例：如圖1、2所示，本實施例具體涉及一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土 電阻率測試裝置，該測試裝置的主體為樣品盒7,樣品盒7為一無蓋長方體盒體，其兩端面 分別可拆卸式鑲嵌有輔助電極6,在樣品盒7的外部，兩端輔助電極6之間經(jīng)電線9依次連 接有可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源2、電流表3以及變阻箱4,以構(gòu)成回路；此外，在樣品盒7的土體 中插設(shè)有兩根測量電極8,兩根測量電極8與樣品盒7外的電壓表5連接，用于測定電壓。 應(yīng)用可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源2輸出穩(wěn)定電壓，通過外加一定范圍內(nèi)可調(diào)電阻的變阻箱4,使該 電路適用于測試多種電阻率的土樣，通過調(diào)試選取最佳輸出電壓和電化時間，對經(jīng)過預(yù)處 理的土樣進(jìn)行測試。
[0019] 如圖1、2所示，樣品盒7由3mm厚的有機玻璃制成，長L、寬B、高H分別為 21. 5*4*3cm，輔助電極6可拆卸式鑲嵌于樣品盒7的兩端面上，輔助電極6具體為4*3cm的 薄銅片，薄銅片通過銅螺絲與電線9相連接。
[0020] 如圖1、2所示，測量電極8為具有良好導(dǎo)電率的金屬絲、片或桿件，本實施例中測 量電極8具體為直徑2mm的銅絲，兩根測量電極8應(yīng)當(dāng)分別距樣品盒7兩端面的距離相同。
[0021] 如圖1所示，可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源2與室內(nèi)的電源插座1相連接，按動可調(diào)式直流 穩(wěn)壓電源2的啟動開關(guān)則可輸出穩(wěn)定電壓進(jìn)行測定。
[0022] 如圖1、2所示，本實施例中電阻率測試裝置的測試步驟如下：
[0023] (1)制備待測土樣：將原狀土樣進(jìn)行自然風(fēng)干，磨碎，過篩，按不同的要求制備成不 同物理性質(zhì)或不同污染物濃度的土樣，制備完成后，將樣品貯存在溫度23±2°C的密封器皿 中調(diào)節(jié)24h后，放入樣品盒7中，然后進(jìn)行一定程度的壓實，打磨，使圖樣均勻緊密的分布在 樣品盒7內(nèi)，恰好與樣品盒7的尺寸相吻合，其中過篩的篩網(wǎng)規(guī)格并不影響測試，一般篩網(wǎng) 孔徑在5_以下較好，有利于制得均勻的土樣，也可根據(jù)實際情況適當(dāng)調(diào)節(jié)；如果需要測定 原狀土樣的電阻率，則無需制備過程，直接將原狀土樣放入樣品盒7中即可；
[0024] (2)連接電路：在樣品盒7兩端的輔助電極6之間設(shè)置一次連接的可調(diào)式直流穩(wěn) 壓電源2、電流表3以及變阻箱4,以構(gòu)成回路；同時將兩根測量電極8輕輕插入土樣中，深 度約為I. 5cm，插入時，兩根測量電極8之間的間距為12cm，其具體間距可調(diào)，且兩根測量電 極8分別距樣品盒7的端面4. 75cm，在兩根測量電極8之間連接電壓表5 ;
[0025] (3)測試土樣兩端電壓和電流：電壓表5的測試量程選取為0?15V，電流表3的 測試量程選取為0?75mA，啟動可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源2向外輸出穩(wěn)定的電壓，分別在六個不 同的輸出電壓下，分別為10V，12V，15V，30V，35V，40V和45V，每個輸出電壓電化時間分別為 OS, 30S，60S，120S，180S，240S和300S的條件下測試，記錄不同輸出電壓條件下的測定電壓 和測定電流，分別代入電阻率計算公式中計算，得到電阻率，土電阻率的計算公式為：
[0026]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特征在于所述測試裝置包 括樣品盒以及輔助電極，所述輔助電極可拆卸式固定于所述樣品盒兩端面，一端的所述輔 助電極與另一端的所述輔助電極之間經(jīng)電線依次連接有可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源、電流表以及 變阻箱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特 征在于所述測試裝置還包括電壓表以及與所述電壓表兩端相連接的兩根測量電極，兩根所 述測量電極插設(shè)于所述樣品盒中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特 征在于兩根所述測量電極距所述樣品盒兩端面的距離相等。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置， 其特征在于所述樣品盒呈長方體狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直流電的自控可調(diào)式室內(nèi)土電阻率測試裝置，其特 征在于所述輔助電極為形狀與所述樣品盒端面形狀相匹配的銅片。
【文檔編號】G01R27/08GK204177868SQ201420643583
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】許麗萍, 李韜, 王蓉, 葉萌, 沈婷婷, 馮凱 申請人:上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司