基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土體含水量測(cè)量裝置，具體涉及一種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]土體含水量影響土體的工程性質(zhì)，尤其是對(duì)于粘性土，含水量直接影響土體的物理狀態(tài)，決定著地基土的承載力。目前測(cè)量土體含水量的方法主要有烘干法、酒精燃燒法，其中烘干法是規(guī)范要求方法，測(cè)試結(jié)果最權(quán)威，但兩種方法都耗時(shí)長(zhǎng)，測(cè)度效率低。一些文獻(xiàn)中提出的微波測(cè)土體含水量方法實(shí)際上是利用微波作用，使土體中的水份蒸發(fā)，與烘干法相比，該方法測(cè)試時(shí)間較短，與酒精燃燒法相比，該方法測(cè)試精度較高，但該方法仍然需要較長(zhǎng)的測(cè)試時(shí)間(一個(gè)土試樣約需要15min)。
[0003]根據(jù)微波升溫原理，土體含水量越高，在微波作用下升溫越快，為了解決目前土體含水量測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，特發(fā)明一種基于微波升溫原理的可以快速測(cè)量土體含水量的測(cè)量裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置及方法，通過本裝置、方法可以非?？焖俚氐臏y(cè)量土體的含水量。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，包括盛土皿，所述盛土皿的底壁上設(shè)有空心隔離體，所述空心隔離體下部設(shè)有開口，所述盛土皿的底壁上設(shè)置通過孔與空心隔離體的下部開口連通，所述空心隔離體的內(nèi)腔中沿豎直方向設(shè)有用于向空心隔離體內(nèi)注水的空心管，所述空心管穿過空心隔離體的下部開口，從盛土皿下部通過孔伸出，盛土皿的下部通過孔、空心隔離體的下部開口與空心管的管壁之間密封，空心隔離體的內(nèi)腔中設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器的導(dǎo)線穿過空心管的管孔從空心管的下端伸出，用于連接溫度測(cè)試儀，通過空心管對(duì)空心隔離體內(nèi)注滿水后對(duì)空心管的下部進(jìn)行密封。
[0007]為了將溫度傳感器放置于空心隔離體內(nèi)，優(yōu)選地，所述溫度傳感器徑向定位于空心管。
[0008]為了使熱量均勻傳導(dǎo)到溫度傳感器上，提高測(cè)量精度，優(yōu)選地，所述空心隔離體呈回轉(zhuǎn)體狀，且位于盛土皿的中間位置，所述溫度傳感器位于空心隔離體的軸心線上。
[0009]為了提高空心隔離體的導(dǎo)熱速度，并形成電磁屏蔽，防止微波直接加熱空心隔離體內(nèi)的水，提高測(cè)量精度，優(yōu)選地，所述空心隔離體的材料采用金屬。
[0010]為了使待測(cè)土體完全覆蓋空心隔離體，使土體升溫均勻傳導(dǎo)至空心隔離體，優(yōu)選地，所述空心隔離體的高度低于盛土皿的深度。
[0011]為了讓微波通過，對(duì)土體內(nèi)的水分進(jìn)行加熱，進(jìn)一步地，所述盛土皿的材料采用塑料。
[0012]為了實(shí)現(xiàn)盛土皿測(cè)量的下部通過孔、空心隔離體測(cè)量的下部開口與空心管測(cè)量的管壁之間密封，優(yōu)選地，所述空心管的下端套有金屬材料的中孔密封片，該中孔密封片的中孔與空心管的管壁之間密封，中孔密封片從下方密封盛土皿的下部通過孔、空心隔離體的下部開口。
[0013]為保證測(cè)量裝置的平穩(wěn)安放，以及導(dǎo)線的穿引，優(yōu)選地，所述盛土皿下部設(shè)有支座，所述空心管的下端高于支座的下端。
[0014]為了形成空心管下部的密封，以及對(duì)溫度傳感器定位，優(yōu)選地，所述空心管的下部通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，所述溫度傳感器的導(dǎo)線定位于環(huán)氧樹脂。
[0015]一種土體含水量的測(cè)量方法，
[0016]步驟1、將待測(cè)土體裝入盛土皿內(nèi)，使待測(cè)土體完全覆蓋空心隔離體；
[0017]步驟2、將盛裝有待測(cè)土體的測(cè)量裝置放入微波爐內(nèi)，該微波爐的爐門上開有孔，將溫度傳感器的導(dǎo)線引出微波爐爐門上的孔并與溫度測(cè)試儀相連；
[0018]步驟3、啟動(dòng)微波爐，在微波作用下，測(cè)量裝置內(nèi)待測(cè)土體中的水份升溫，溫度傳導(dǎo)到空心隔離體的外表面，接著通過熱傳導(dǎo)和水的對(duì)流傳到溫度傳感器上，由溫度測(cè)試儀讀出溫度升高值，根據(jù)時(shí)間-溫度曲線，結(jié)合不同類型土體的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果，測(cè)得土體的含水量值。
[0019]為了提高測(cè)量精度，優(yōu)選地，根據(jù)前10-20S內(nèi)的時(shí)間-溫度曲線，測(cè)得土體的含水量值。
[0020]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0021]根據(jù)微波升溫原理，土體含水量越高，在微波作用下升溫越快，解決了目前土體含水量測(cè)試耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)，運(yùn)用本測(cè)量裝置及方法可以非?？焖俚?10-20S)的測(cè)土體的含水量。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的豎向剖面示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的平面圖不意圖。
[0024]附圖標(biāo)記
[0025]附圖中，I為盛土皿，2為空心隔離體，3為溫度傳感器，4為空心管，5為導(dǎo)線，6為中孔密封片，7為水，8為支座。
【具體實(shí)施方式】
[0026]參見圖1、圖2，為基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置的一種較佳的實(shí)施例，包括塑料材料的盛土皿I，所述盛土皿I下部設(shè)有塑料材料的支座8。所述盛土皿I的底壁上設(shè)有銅質(zhì)材料的空心隔離體2，所述空心隔離體2呈回轉(zhuǎn)體狀，且位于盛土皿I的中間位置，所述空心隔離體2的高度低于盛土皿I的深度。所述空心隔離體2下部設(shè)有開口，所述盛土皿I的底壁上設(shè)置通過孔與空心隔離體2的下部開口連通，所述空心隔離體2的內(nèi)腔中沿豎直方向設(shè)有用于向空心隔離體2內(nèi)注水的空心管4，所述空心管4穿過空心隔離體2的下部開口，從盛土皿I下部通過孔伸出，所述空心管4的下端高于支座8的下端。盛土皿I的下部通過孔、空心隔離體2的下部開口與空心管4的管壁之間密封，本實(shí)施例中，所述空心管4的下端套有鐵質(zhì)材料的中孔密封片6，該中孔密封片6的中孔與空心管4的管壁之間密封，中孔密封片6從下方密封盛土皿I的下部通過孔、空心隔離體2的下部開口，密封方式采用粘接、焊接等方式。
[0027]空心隔離體2的內(nèi)腔中設(shè)有溫度傳感器3，所述溫度傳感器3位于空心隔離體2的軸心線上，所述溫度傳感器3徑向定位于空心管4，溫度傳感器3與空心管4之間設(shè)有過水間隙。所述溫度傳感器3的導(dǎo)線5穿過空心管4的管孔從空心管4的下端伸出，用于連接溫度測(cè)試儀(圖上未示出)。所述空心管4的下部通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，所述溫度傳感器3的導(dǎo)線5定位于環(huán)氧樹脂。
[0028]一種土體含水量的測(cè)量方法的一種較佳的實(shí)施例:
[0029]步驟1、將待測(cè)土體裝入盛土皿I內(nèi)，使待測(cè)土體完全覆蓋空心隔離體2;
[0030]步驟2、將盛裝有待測(cè)土體的測(cè)量裝置放入微波爐內(nèi)，本實(shí)施例中，采用平板式微波爐，該微波爐的爐門上開有孔，將溫度傳感器3的導(dǎo)線5引出微波爐爐門上的孔并與溫度測(cè)試儀相連；
[0031]步驟3、啟動(dòng)微波爐，在微波作用下，測(cè)量裝置內(nèi)待測(cè)土體中的水份升溫，溫度傳導(dǎo)到空心隔離體2的外表面，接著通過熱傳導(dǎo)和水7的對(duì)流傳到溫度傳感器3上，由溫度測(cè)試儀讀出溫度升高值，根據(jù)前10-20S內(nèi)的時(shí)間-溫度曲線，結(jié)合不同類型土體的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果，測(cè)得土體的含水量值。
[0032]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:包括盛土皿(I)，所述盛土皿(I)的底壁上設(shè)有空心隔離體(2)，所述空心隔離體(2)下部設(shè)有開口，所述盛土皿(I)的底壁上設(shè)置通過孔與空心隔離體(2)的下部開口連通，所述空心隔離體(2)的內(nèi)腔中沿豎直方向設(shè)有用于向空心隔離體(2)內(nèi)注水的空心管(4)，所述空心管(4)穿過空心隔離體(2)的下部開口，從盛土皿(I)下部通過孔伸出，盛土皿(I)的下部通過孔、空心隔離體(2)的下部開口與空心管(4)的管壁之間密封，空心隔離體(2)的內(nèi)腔中設(shè)有溫度傳感器(3)，所述溫度傳感器(3)的導(dǎo)線(5)穿過空心管(4)的管孔從空心管(4)的下端伸出，用于連接溫度測(cè)試儀，通過空心管(4)對(duì)空心隔離體(2)內(nèi)注滿水(7)后對(duì)空心管(4)的下部進(jìn)行密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述溫度傳感器(3)徑向定位于空心管(4)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述空心隔離體(2)呈回轉(zhuǎn)體狀，且位于盛土皿(I)的中間位置，所述溫度傳感器(3)位于空心隔離體(2)的軸心線上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述空心隔離體(2)的高度低于盛土皿(I)的深度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述空心隔離體(2)的材料采用金屬。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述空心管(4)的下端套有金屬材料的中孔密封片(6)，該中孔密封片(6)的中孔與空心管(4)的管壁之間密封，中孔密封片(6)從下方密封盛土皿(I)的下部通過孔、空心隔離體(2)的下部開口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述盛土皿(I)的材料采用塑料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置，其特征在于:所述空心管(4)的下部通過環(huán)氧樹脂進(jìn)行密封，所述溫度傳感器(3)的導(dǎo)線(5)定位于環(huán)氧樹脂。9.一種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量方法，其特征在于: 步驟1、將待測(cè)土體裝入盛土皿(I)內(nèi)，使待測(cè)土體完全覆蓋空心隔離體(2); 步驟2、將盛裝有待測(cè)土體的測(cè)量裝置放入微波爐內(nèi)，該微波爐的爐門上開有孔，將溫度傳感器(3)的導(dǎo)線(5)引出微波爐爐門上的孔并與溫度測(cè)試儀相連； 步驟3、啟動(dòng)微波爐，在微波作用下，測(cè)量裝置內(nèi)待測(cè)土體中的水份升溫，溫度傳導(dǎo)到空心隔離體(2)的外表面，接著通過熱傳導(dǎo)和水(7)的對(duì)流傳到溫度傳感器(3)上，由溫度測(cè)試儀讀出溫度升高值，根據(jù)時(shí)間-溫度曲線，結(jié)合不同類型土體的實(shí)驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果，測(cè)得土體的含水量值。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量方法，其特征在于:根據(jù)前10-20S內(nèi)的時(shí)間-溫度曲線，測(cè)得土體的含水量值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微波升溫原理的土體含水量測(cè)量裝置及方法，包括盛土皿，盛土皿的底壁上設(shè)有空心隔離體，空心隔離體下部設(shè)有開口，盛土皿的底壁上設(shè)置通過孔與空心隔離體的下部開口連通，空心隔離體的內(nèi)腔中沿豎直方向設(shè)有用于向空心隔離體內(nèi)注水的空心管，空心管穿過空心隔離體的下部開口，從盛土皿下部通過孔伸出，盛土皿的下部通過孔、空心隔離體的下部開口與空心管的管壁之間密封，空心隔離體的內(nèi)腔中設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器的導(dǎo)線穿過空心管的管孔從空心管的下端伸出，用于連接溫度測(cè)試儀，通過空心管對(duì)空心隔離體內(nèi)注滿水后對(duì)空心管的下部進(jìn)行密封。通過本裝置、方法可以非?？焖俚氐臏y(cè)量土體的含水量。
【IPC分類】G01N25/56
【公開號(hào)】CN105548256
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610066759
【發(fā)明人】許年春, 潘星俊, 吳同情, 趙寶云
【申請(qǐng)人】重慶科技學(xué)院, 許年春
【公開日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日