專利名稱：土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用電磁波反射的檢測(cè)裝置，尤其是涉及一種土壤孔隙水電導(dǎo) 率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)背景目前，在污染土壤防治措施方面，人們更關(guān)注工程修復(fù)、生物修復(fù)、物理 化學(xué)修復(fù)、動(dòng)電修復(fù)等技術(shù)措施，對(duì)土壤污染的監(jiān)測(cè)沒(méi)有給予足夠重視，工程 上對(duì)于土壤的污染測(cè)試方法多為室內(nèi)測(cè)試，監(jiān)測(cè)污染的儀器局限于室內(nèi)試驗(yàn)采 用的復(fù)雜的測(cè)試儀器(惠普網(wǎng)絡(luò)分析儀、惠普阻抗分析儀)，缺點(diǎn)是l:試樣準(zhǔn)備 較困難、需要長(zhǎng)時(shí)間的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，2、無(wú)法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。另外，對(duì)于現(xiàn)階段的土體污染測(cè)試儀，能夠在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)出土體中重金屬離子 的含量，但是它無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的多點(diǎn)測(cè)試與長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)監(jiān)測(cè)土體內(nèi)孔隙水電導(dǎo)率E"來(lái)衡量土體的污染程度。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的n個(gè)結(jié)構(gòu)相同的傳感器分別經(jīng)同軸電纜通過(guò)BNC接頭與同軸多路 器相連接，同軸多路器經(jīng)電磁波激發(fā)、接受器與PC機(jī)連接；所述的每個(gè)傳感器 包括同軸電纜外導(dǎo)體、同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體、環(huán)氧樹(shù)脂盒、第一測(cè)試探針，第二測(cè) 試探針和第三測(cè)試探針；第二測(cè)試探針與同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體相連；第一測(cè)試探針， 第三測(cè)試探針等距分布在第二測(cè)試探針的兩側(cè)，第一測(cè)試探針、第三測(cè)試探針 均與同軸電纜外導(dǎo)體相連，連接點(diǎn)均置于環(huán)氧樹(shù)脂盒中。本發(fā)明具有的有益效果是通過(guò)監(jiān)測(cè)土體內(nèi)孔隙水電導(dǎo)率EC。來(lái)衡量土體的污染程度。能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng) 土體內(nèi)孔隙水電導(dǎo)率ECffl的快速測(cè)試以及土體孔隙水電導(dǎo)率的多點(diǎn)遙控監(jiān)測(cè)與 長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，尤其是能夠在衛(wèi)生填埋場(chǎng)中高腐蝕條件下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。


圖l是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試裝置原理圖。圖2是自制三針探頭結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是TDR方法測(cè)試電導(dǎo)率和介電常數(shù)圖。圖4是土體參數(shù)標(biāo)定圖。圖中1PC機(jī)，2、電磁波激發(fā)接受器，3、同軸多路器，4、同軸電纜，5、 傳感器，5.1、同軸電纜外導(dǎo)體，5.2、同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體，5.3、環(huán)氧樹(shù)脂盒，5.4 測(cè)試探針A、 TDR波形中傳感器的第一個(gè)反射點(diǎn)B、 TDR波形中傳感器的第二 個(gè)反射點(diǎn)具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，n個(gè) 結(jié)構(gòu)相同的傳感器5分別經(jīng)同軸電纜4通過(guò)BNC接頭與同軸多路器3相連接， 同軸多路器3經(jīng)電磁波激發(fā)、接受器2與PC機(jī)1連接；所述的每個(gè)傳感器5包 括同軸電纜外導(dǎo)體5.1、同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體5.2、環(huán)氧樹(shù)脂盒5.3、第一測(cè)試探針5.4， 第二測(cè)試探針5.5和第三測(cè)試探針5.6;第二測(cè)試探針5.5與同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體5.2 相連；第一測(cè)試探針5.4，第三測(cè)試探針5.6等距分布在第二測(cè)試探針5.5的兩 側(cè)，第一測(cè)試探針5.4、第三測(cè)試探針5.6均與同軸電纜外導(dǎo)體5.2相連，連接 點(diǎn)均置于環(huán)氧樹(shù)脂盒5.3中。所述的第一測(cè)試探針5.4、第三測(cè)試探針5.6與第二測(cè)試探針5.5相隔距離 均為25-30mm。所述的第一測(cè)試探針5.4，第二測(cè)試探針5.5和第三測(cè)試探針5.6直徑應(yīng)相 同，為8-10mm，測(cè)試探針下端10mm段均為圓錐狀。 所述的n結(jié)構(gòu)相同的傳感器5為n^512個(gè)。所述的電磁波激發(fā)、接受器2、同軸多路器3均為美國(guó)Campbell Scientific 公司的產(chǎn)品TDRIOO。所述的同軸電纜3為型號(hào)RG58A/U的同軸電纜。 本發(fā)明的工作過(guò)程如下現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)在PC機(jī)上運(yùn)行TDR100的測(cè)試軟件，設(shè)置測(cè)試起始點(diǎn)與采集頻 率，開(kāi)始采集測(cè)試波形。對(duì)于每一個(gè)測(cè)試波形可以求得土體表觀電導(dǎo)率￡Cfl= 1/M(2R/F,1),其中F,是測(cè)試波形起始處電壓值，F(xiàn)/是測(cè)試波形穩(wěn)定處的相對(duì)電 壓值，如圖3所示。M為探頭常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)室通過(guò)標(biāo)定得到。標(biāo)定方法是在 25度室溫下，用這個(gè)探頭測(cè)試已知電導(dǎo)率的溶液的TDR波形，得到K、 K的值， 然后由上式反算出探頭常數(shù)M值。同時(shí)也可以求得探針間土體的介電常數(shù)尺。=(VXt/2Lp) 2，其中t為傳播 時(shí)間由測(cè)試波形得到，為T(mén)DR波形中傳感器的第一個(gè)反射點(diǎn)與第二個(gè)反射點(diǎn)之 間的距離(如圖3所示)。V為光在真空中傳播的速度，Lp為探頭測(cè)試段長(zhǎng)度，由室內(nèi)標(biāo)定得到。標(biāo)定方法是在25度室溫下，用這個(gè)探頭測(cè)試已知介電常數(shù)的去離子水的TDR波形，從測(cè)試波形中得到d直，然后由上式反算出探頭常數(shù) K。值。那么土體的孔隙水電導(dǎo)率￡(^為-式中，《。是土體的介電常數(shù)，^C。是土體的電導(dǎo)率，有上述TDR測(cè)試波形 計(jì)算得到。。是土體的含水量，Pw是水的密度，Pd是土體的干密度，4為土體的 顆粒比重，則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土的性質(zhì)由室內(nèi)實(shí)驗(yàn)得到。a、 b為曲線V^./V^—o)的線性擬合的斜率與截距，如圖4 (a)所示、c、 d為曲線V^:.A^d—。的線性擬合的斜率與截距，如圖4 (b)所示，f和g為曲 線7^ — V^的線性擬合的斜率與截距，如圖4 (c)所示。它們與現(xiàn)場(chǎng)土體的 電學(xué)性質(zhì)有關(guān)，由室內(nèi)標(biāo)定得到，標(biāo)定方法如下取需要要測(cè)試的原狀土若干，取適量的土樣加入一定量的去離子水，制備成 一定密實(shí)度的均勻試樣，然后記錄該試樣的體積和質(zhì)量，用TDR測(cè)試儀測(cè)試其介電常數(shù)和電導(dǎo)率，用烘干法測(cè)試其含水量。將試驗(yàn)結(jié)果繪成v^:./vPd—co、V^A/A一w和V^一V^圖，如圖4所示。對(duì)圖中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，線性擬合的斜率和截距分布是土體參數(shù)a、 b、 c、 d、 f、 g。
權(quán)利要求
1、一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于n個(gè)結(jié)構(gòu)相同的傳感器(5)分別經(jīng)同軸電纜(4)通過(guò)BNC接頭與同軸多路器(3)相連接，同軸多路器(3)經(jīng)電磁波激發(fā)、接受器(2)與PC機(jī)(1)連接；所述的每個(gè)傳感器(5)包括同軸電纜外導(dǎo)體(5.1)、同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體(5.2)、環(huán)氧樹(shù)脂盒(5.3)、第一測(cè)試探針(5.4)，第二測(cè)試探針(5.5)和第三測(cè)試探針(5.6)；第二測(cè)試探針(5.5)與同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體(5.2)相連；第一測(cè)試探針(5.4)，第三測(cè)試探針(5.6)等距分布在第二測(cè)試探針(5.5)的兩側(cè)，第一測(cè)試探針(5.4)、第三測(cè)試探針(5.6)均與同軸電纜外導(dǎo)體(5.2)相連，連接點(diǎn)均置于環(huán)氧樹(shù)脂盒(5.3)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特 征在于所述的第一測(cè)試探針(5.4)、第三測(cè)試探針(5.6)與第二測(cè)試探針(5.5) 相隔距離均為25 30mm。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特 征在于所述的第一測(cè)試探針(5.4)，第二測(cè)試探針(5.5)和第三測(cè)試探針(5.6) 直徑應(yīng)相同，為8-10mm，測(cè)試探針下端10mm段均為圓錐狀。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特 征在于所述的n結(jié)構(gòu)相同的傳感器(5)為nS512個(gè)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特 征在于所述的電磁波激發(fā)、接受器(2)、同軸多路器(3)均為美國(guó)Campbell Scientific公司的產(chǎn)品TDRIOO。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特 征在于所述的同軸電纜(3)為型號(hào)RG58A/U的同軸電纜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種土壤孔隙水電導(dǎo)率多點(diǎn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。n個(gè)結(jié)構(gòu)相同的傳感器分別經(jīng)同軸電纜通過(guò)BNC接頭與同軸多路器相連接，同軸多路器經(jīng)電磁波激發(fā)、接受器與PC機(jī)連接；所述的每個(gè)傳感器包括同軸電纜外導(dǎo)體、同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體、環(huán)氧樹(shù)脂盒、第一測(cè)試探針，第二測(cè)試探針和第三測(cè)試探針；第二測(cè)試探針與同軸電纜內(nèi)導(dǎo)體相連；第一測(cè)試探針，第三測(cè)試探針等距分布在第二測(cè)試探針的兩側(cè)，第一測(cè)試探針、第三測(cè)試探針均與同軸電纜外導(dǎo)體相連，連接點(diǎn)均置于環(huán)氧樹(shù)脂盒中。通過(guò)PC軟件監(jiān)測(cè)土體內(nèi)孔隙水電導(dǎo)率EC_ω來(lái)衡量土體的污染程度，尤其是能夠在衛(wèi)生填埋場(chǎng)中高腐蝕條件下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。它測(cè)試快速、方便、自動(dòng)化程度高，能夠長(zhǎng)期遙控多點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N27/04GK101216444SQ20081005918
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者王進(jìn)學(xué), 偉 許, 陳云敏, 陳仁朋 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)