CN105548256B - 基于微波升温原理的土体含水量测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于微波升温原理的土体含水量测量装置及方法，包括盛土皿，盛土皿的底壁上设有空心隔离体，空心隔离体下部设有开口，盛土皿的底壁上设置通过孔与空心隔离体的下部开口连通，空心隔离体的内腔中沿竖直方向设有用于向空心隔离体内注水的空心管，空心管穿过空心隔离体的下部开口，从盛土皿下部通过孔伸出，盛土皿的下部通过孔、空心隔离体的下部开口与空心管的管壁之间密封，空心隔离体的内腔中设有温度传感器，温度传感器的导线穿过空心管的管孔从空心管的下端伸出，用于连接温度测试仪，通过空心管对空心隔离体内注满水后对空心管的下部进行密封。通过本装置、方法可以非常快速地的测量土体的含水量。

Description

基于微波升温原理的土体含水量测量装置及方法
技术领域
本发明属于土体含水量测量装置，具体涉及一种基于微波升温原理的土体含水量测量装置及方法。
背景技术
土体含水量影响土体的工程性质，尤其是对于粘性土，含水量直接影响土体的物理状态，决定着地基土的承载力。目前测量土体含水量的方法主要有烘干法、酒精燃烧法，其中烘干法是规范要求方法，测试结果最权威，但两种方法都耗时长，测度效率低。一些文献中提出的微波测土体含水量方法实际上是利用微波作用，使土体中的水份蒸发，与烘干法相比，该方法测试时间较短，与酒精燃烧法相比，该方法测试精度较高，但该方法仍然需要较长的测试时间(一个土试样约需要15min)。
根据微波升温原理，土体含水量越高，在微波作用下升温越快，为了解决目前土体含水量测试耗时长的缺点，特发明一种基于微波升温原理的可以快速测量土体含水量的测量装置及方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微波升温原理的土体含水量测量装置及方法，通过本装置、方法可以非常快速地的测量土体的含水量。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于微波升温原理的土体含水量测量装置，包括盛土皿，所述盛土皿的底壁上设有空心隔离体，所述空心隔离体下部设有开口，所述盛土皿的底壁上设置通过孔与空心隔离体的下部开口连通，所述空心隔离体的内腔中沿竖直方向设有用于向空心隔离体内注水的空心管，所述空心管穿过空心隔离体的下部开口，从盛土皿下部通过孔伸出，盛土皿的下部通过孔、空心隔离体的下部开口与空心管的管壁之间密封，空心隔离体的内腔中设有温度传感器，所述温度传感器的导线穿过空心管的管孔从空心管的下端伸出，用于连接温度测试仪，通过空心管对空心隔离体内注满水后对空心管的下部进行密封。
为了将温度传感器放置于空心隔离体内，优选地，所述温度传感器径向定位于空心管。
为了使热量均匀传导到温度传感器上，提高测量精度，优选地，所述空心隔离体呈回转体状，且位于盛土皿的中间位置，所述温度传感器位于空心隔离体的轴心线上。
为了提高空心隔离体的导热速度，并形成电磁屏蔽，防止微波直接加热空心隔离体内的水，提高测量精度，优选地，所述空心隔离体的材料采用金属。
为了使待测土体完全覆盖空心隔离体，使土体升温均匀传导至空心隔离体，优选地，所述空心隔离体的高度低于盛土皿的深度。
为了让微波通过，对土体内的水分进行加热，进一步地，所述盛土皿的材料采用塑料。
为了实现盛土皿测量的下部通过孔、空心隔离体测量的下部开口与空心管测量的管壁之间密封，优选地，所述空心管的下端套有金属材料的中孔密封片，该中孔密封片的中孔与空心管的管壁之间密封，中孔密封片从下方密封盛土皿的下部通过孔、空心隔离体的下部开口。
为保证测量装置的平稳安放，以及导线的穿引，优选地，所述盛土皿下部设有支座，所述空心管的下端高于支座的下端。
为了形成空心管下部的密封，以及对温度传感器定位，优选地，所述空心管的下部通过环氧树脂进行密封，所述温度传感器的导线定位于环氧树脂。
一种土体含水量的测量方法，
步骤1、将待测土体装入盛土皿内，使待测土体完全覆盖空心隔离体；
步骤2、将盛装有待测土体的测量装置放入微波炉内，该微波炉的炉门上开有孔，将温度传感器的导线引出微波炉炉门上的孔并与温度测试仪相连；
步骤3、启动微波炉，在微波作用下，测量装置内待测土体中的水份升温，温度传导到空心隔离体的外表面，接着通过热传导和水的对流传到温度传感器上，由温度测试仪读出温度升高值，根据时间-温度曲线，结合不同类型土体的实验标定结果，测得土体的含水量值。
为了提高测量精度，优选地，根据前10-20s内的时间-温度曲线，测得土体的含水量值。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
根据微波升温原理，土体含水量越高，在微波作用下升温越快，解决了目前土体含水量测试耗时长的缺点，运用本测量装置及方法可以非常快速地(10-20s)的测土体的含水量。
附图说明
图1为本发明的竖向剖面示意图；
图2为本发明的平面图示意图。
附图标记
附图中，1为盛土皿，2为空心隔离体，3为温度传感器，4为空心管，5为导线，6为中孔密封片，7为水，8为支座。
具体实施方式
参见图1、图2，为基于微波升温原理的土体含水量测量装置的一种较佳的实施例，包括塑料材料的盛土皿1，所述盛土皿1下部设有塑料材料的支座8。所述盛土皿1的底壁上设有铜质材料的空心隔离体2，所述空心隔离体2呈回转体状，且位于盛土皿1的中间位置，所述空心隔离体2的高度低于盛土皿1的深度。所述空心隔离体2下部设有开口，所述盛土皿1的底壁上设置通过孔与空心隔离体2的下部开口连通，所述空心隔离体2的内腔中沿竖直方向设有用于向空心隔离体2内注水的空心管4，所述空心管4穿过空心隔离体2的下部开口，从盛土皿1下部通过孔伸出，所述空心管4的下端高于支座8的下端。盛土皿1的下部通过孔、空心隔离体2的下部开口与空心管4的管壁之间密封，本实施例中，所述空心管4的下端套有铁质材料的中孔密封片6，该中孔密封片6的中孔与空心管4的管壁之间密封，中孔密封片6从下方密封盛土皿1的下部通过孔、空心隔离体2的下部开口，密封方式采用粘接、焊接等方式。
空心隔离体2的内腔中设有温度传感器3，所述温度传感器3位于空心隔离体2的轴心线上，所述温度传感器3径向定位于空心管4，温度传感器3与空心管4之间设有过水间隙。所述温度传感器3的导线5穿过空心管4的管孔从空心管4的下端伸出，用于连接温度测试仪(图上未示出)。所述空心管4的下部通过环氧树脂进行密封，所述温度传感器3的导线5定位于环氧树脂。
一种土体含水量的测量方法的一种较佳的实施例：
步骤1、将待测土体装入盛土皿1内，使待测土体完全覆盖空心隔离体2；
步骤2、将盛装有待测土体的测量装置放入微波炉内，本实施例中，采用平板式微波炉，该微波炉的炉门上开有孔，将温度传感器3的导线5引出微波炉炉门上的孔并与温度测试仪相连；
步骤3、启动微波炉，在微波作用下，测量装置内待测土体中的水份升温，温度传导到空心隔离体2的外表面，接着通过热传导和水7的对流传到温度传感器3上，由温度测试仪读出温度升高值，根据前10-20s内的时间-温度曲线，结合不同类型土体的实验标定结果，测得土体的含水量值。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：包括盛土皿(1)，所述盛土皿(1)的底壁上设有空心隔离体(2)，所述空心隔离体(2)下部设有开口，所述盛土皿(1)的底壁上设置通过孔与空心隔离体(2)的下部开口连通，所述空心隔离体(2)的内腔中沿竖直方向设有用于向空心隔离体(2)内注水的空心管(4)，所述空心管(4)穿过空心隔离体(2)的下部开口，从盛土皿(1)下部通过孔伸出，盛土皿(1)的下部通过孔、空心隔离体(2)的下部开口与空心管(4)的管壁之间密封，空心隔离体(2)的内腔中设有温度传感器(3)，所述温度传感器(3)的导线(5)穿过空心管(4)的管孔从空心管(4)的下端伸出，用于连接温度测试仪，通过空心管(4)对空心隔离体(2)内注满水(7)后对空心管(4)的下部进行密封。
2.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述温度传感器(3)径向定位于空心管(4)。
3.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述空心隔离体(2)呈回转体状，且位于盛土皿(1)的中间位置，所述温度传感器(3)位于空心隔离体(2)的轴心线上。
4.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述空心隔离体(2)的高度低于盛土皿(1)的深度。
5.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述空心隔离体(2)的材料采用金属。
6.根据权利要求5所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述空心管(4)的下端套有金属材料的中孔密封片(6)，该中孔密封片(6)的中孔与空心管(4)的管壁之间密封，中孔密封片(6)从下方密封盛土皿(1)的下部通过孔、空心隔离体(2)的下部开口。
7.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述盛土皿(1)的材料采用塑料。
8.根据权利要求1所述的基于微波升温原理的土体含水量测量装置，其特征在于：所述空心管(4)的下部通过环氧树脂进行密封，所述温度传感器(3)的导线(5)定位于环氧树脂。
9.一种基于微波升温原理的土体含水量测量方法，其特征在于：
步骤1、将待测土体装入盛土皿(1)内，使待测土体完全覆盖空心隔离体(2)；
步骤2、将盛装有待测土体的测量装置放入微波炉内，该微波炉的炉门上开有孔，将温度传感器(3)的导线(5)引出微波炉炉门上的孔并与温度测试仪相连；
步骤3、启动微波炉，在微波作用下，测量装置内待测土体中的水份升温，温度传导到空心隔离体(2)的外表面，接着通过热传导和水(7)的对流传到温度传感器(3)上，由温度测试仪读出温度升高值，根据时间-温度曲线，结合不同类型土体的实验标定结果，测得土体的含水量值。
10.根据权利要求9所述的基于微波升温原理的土体含水量测量方法，其特征在于：根据前10-20s内的时间-温度曲线，测得土体的含水量值。
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