CN101782542A - 热脉冲法测试土体水分、温度的测试系统及其测试方法 - Google Patents

热脉冲法测试土体水分、温度的测试系统及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明具体涉及一种热脉冲法测试土体水分、温度的测试系统及其测试方法。土体水分含量直接影响着土体的导热系数和热容量等热参数，利用含水土体的这一热物理特性，在测试探头中置入一加热元件和一测温元件，测量时，加热元件以可控的功率发射一热脉冲，测温元件进行连续进行温度测量，记录加热功率和温度变化过程，通过预先标定并存储在系统中的土体的含水量与加热功率和温度变化过程的特征参数的关系，就可得到被测土体的含水量值。本发明具有测试土体水分范围宽、测试精度高、可测试冻结土体的含冰量等优点。可实现多通道多点实时监测。

Description

热脉冲法测试土体水分、温度的测试系统及其测试方法
技术领域
本发明具体涉及热脉冲法测试土体水分、温度的测试系统及其测试方法。
背景技术
现有土体水分原位测试技术主要是高频电磁波时域反射测试法，该方法的主要问题是不能测试土体冻结状态的总含水量。
发明内容
本发明的目的是避免上述缺点，提供一种能测试包括冻土在内的土体水分，并且可以同时测试土体的温度的测试方法。
本发明的技术方案：一种利用热脉冲测试土体温度、水分的测试系统。其特征在于：包括具有加热功能的温度传感器，所述的传感器通过通道扩展器与测试主机连接，测试主机与数据处理及记录器连接。
所述的测温传感器具有加热功能。
所述的测试方法为：将传感器埋入待测土体中，连接在多通道传感器，开启测试系统，设置被测土体的土质、加热功率等参数，启动系统，系统进行初始化，初始化的任务是设置时钟、读取初始温度、发出触发加热指令功能，当测试主机得到指令后，加热器根据功率要求开始加热，同时连续测试温度，当加热器达到指令中的功率要求后，加热器停止加热，当温度变化到初始值加预设值时，温度测试结束，数据存贮及处理器根据加热功率和温度变化过程的特征参数计算被测土体的含水量。
本发明的优点：测试水分范围：1-60％vol；
              测试温度范围：-20℃-60℃；
              水分测试精度：±1％；
              温度测试精度：0.1℃。
附图说明
以下通过优选实施例的附图和描述对本发明作进一步的说明。
图1是本发明系统结构框图；
图2是本发明传感器的结构示意图；
图3是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图2，土体水分含量直接影响着土体的导热系数和热容量等热参数，利用含水土体的这一热物理特性，在测试探头中置入一加热元件2和一测温元件1，测量时，加热元件2以可控功率加热，测温元件1进行连续温度测量，记录和保存温度采集数据及加热功率，利用预先标定的参数计算被测土体的含水量值。参见图3，包括CPU模块，CPU模块与AD转换模块和温度信号调理模块依次连接，CPU模块并分别连有通信模块和传感器供电模块，传感器供电模块与温度信号调理模块连接。
参见图1和图2，本发明为一种土体水分、温度一体化的测试系统，包括传感器，所述的传感器与通道扩展器通过导线4连接，通道扩展器与测试主机连接，测试主机与数据处理及记录器连接，所述的传感器内设置有测温元件1和加热元件2，测温元件1和加热元件2之间设置绝缘填充物3；其测试方法为：将传感器埋入待测土体中，连接在多通道传感器，开启测试系统，设置被测土体的土质、加热功率等参数，启动测试系统，系统进行记录初始温度、置时钟零点，发出触发加热指令等初始化并发送指令给测试主机，加热器开始加热，同时连续测试传感器的温度，当加热到预设功率后，停止加热器电源，当测试温度到初始值加预设参数值时，停止温度数据采集，数据存储与处理器利用预先标定的数据计算被测土体的含水量。
本发明主要用于：岩土工程中土体水分、温度测试；冻土工程中的温度、水分测试(可测冻土的含冰量)；农业土壤学中的水分、温度测试；气象学中的土体水分、温度测试，公路工程、铁路工程中路基的水分、温度测试；工业民用建筑物地基的水分、温度测试；粮食、棉花等物体中水分、温度测试。

Claims (3)

1.一种利用热脉冲测试土体温度、水分的测试系统。其特征在于：包括具有加热功能的温度传感器，所述的传感器通过通道扩展器与测试主机连接，测试主机与数据处理及记录器连接。
2.根据权利要求1所述的一种利用热脉冲土体温度、水分测试系统，其特征在于：所述的测温传感器具有加热功能。
3.一种利用热脉冲土体温度、水分测试系统的测试方法，其特征在于：所述的测试方法为：将传感器埋入待测土体中，连接在多通道传感器，开启测试系统，设置被测土体的土质、加热功率等参数，启动系统，系统进行初始化，初始化的任务是设置时钟、读取初始温度、发出触发加热指令功能，当测试主机得到指令后，加热器根据功率要求开始加热，同时连续测试温度，当加热器达到指令中的功率要求后，加热器停止加热，当温度变化到初始值加预设值时，温度测试结束，数据存贮及处理器根据加热功率和温度变化过程的特征参数计算被测土体的含水量。
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