CN109883612A - 一种气体压力测量传感器的标定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体压力测量传感器的标定装置及方法，所述装置包括为试样提供气压的气压施加装置、为试样提供负压的负压装置、对抽气管道中的液体的气泡进行冲刷的气泡冲刷装置，测试试样在气压施加装置提供气压和负压装置提供负压作用下试样的含水率，记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力，完成对气体压力传感器的标定。

Description

一种气体压力测量传感器的标定装置及方法

技术领域

本发明涉及一种气体压力测量传感器标定装置及方法，属于气体压力测量技术领域。

背景技术

随着社会和经济的发展，人民生活方式的变化以及生活水平的提高，城市固体废弃物(Municipal Solid Waste，简称MSW)产量迅猛增加，而垃圾处理不当会污染环境，对人类的健康和生存构成严重威胁，成为社会各界关注的热点问题。卫生填埋是处理城市固体废弃物的主要方法。目前国际上固体废弃物填埋场建设发展趋势是填埋场的单个容量越来越大，填埋场高度越来越高。

填埋气是现代卫生填埋场的产物之一，如果不人为收集控制，填埋气会在自身压差、浓度差、温差等作用下，向周边土层和大气迁移，给环境造成严重污染的同时，也会为填埋场的安全运营带来隐患。同时，填埋气又是一种经济气体，如能加以收集利用，不仅能减小填埋气带来的空气污染，还能创造经济效益。填埋场内部的气压分布状况就成为进行现代填埋场稳定性分析的一个重要的因素。

目前国内外关于填埋场内部气压分布的研究较多集中在理论计算，而较少有相关的试验研究，因此相关的理论还缺乏试验数据的有力支撑，现有技术缺少对气体压力测量传感器的标定装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体压力测量传感器标定装置及方法，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种气体压力测量传感器的标定装置，所述装置包括试样室、气压施加装置、设有进水管道的气泡冲刷装置、设有抽气管道的负压装置。

试样室包括顶盖、底座，以及顶盖和底座围成的内室；

进一步的，试样室的顶盖中设置有用于安装气压测量传感器的部件，试样室的顶盖中还设有用于连通试样室的内室和气压施加装置的开孔；

进一步的，试样室的底座设有用于承载陶土板的中空平台，所述中空平台和陶土板接触的部位设有多个通孔；所述负压装置的抽气管道和气泡冲刷装置的进水管道通过所述中空平台相连通；

进一步的，试样室还包括用于取样的环刀。

所述气压施加装置包括空气压缩机、和空气压缩机连接的调压阀、气体压力表、设有三个接口的气体压力表连接头；

所述调压阀和气压表连接头的第一接口相连通，所述气体压力表连接头的第二接口通过第一进气管道与气体压力表连接，气体压力表连接头的第三接口通过第二进气管道与所述试样室的内室连接。

所述气泡冲刷装置包括用于控制进水管道连通状态的第二阀门。

所述负压装置包括真空泵、水汽分离装置、节流阀、三通头、球阀、负压力表、上三通阀、下三通阀；

所述水汽分离装置的一个接口和真空泵连接，水汽分离装置的另一个接口和节流阀连接，节流阀和三通头的第四接口连接，三通头的第五接口和球阀连接，三通头的第六接口和负压力表连接，负压力表连接上三通阀；

所述上三通阀和下三通阀之间连接有液体体积测量装置，下三通阀通过抽气管道和试样室的中空平台相连通。

第二方面，本发明还提供了一种气体压力测量传感器的标定方法，所述方法包括如下步骤：

使用气体施加装置为放置在陶土板上的经浸水饱和处理的测试样品施加气压u_a，使用负压装置为放置在陶土板上的经浸水饱和处理的测试样品施加负压u_w；所述气压u_a和负压u_w的差值等于设定的目标基质吸力u_s；

获取测试样品中的含水率w；

记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力u；

获取u_s-w和u-w曲线，完成对气体压力测量传感器的标定。

进一步的，获取测试样品中的含水率w的方法包括如下步骤：

获取测试样品的干重M₁，获取经浸水饱和处理的测试样品的湿重M，获取试验完成时测试样品的排水量Δm，所述测试样品中的含水率

本发明提供的一种气体压力测量传感器标定装置及方法，所述装置包括为试样提供气压的气压施加装置、为试样提供负压的负压装置、对抽气管道中的液体的气泡进行冲刷的气泡冲刷装置，通过测试，计算出样品的含水率，记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力，完成对气体压力传感器的标定。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的一种气体压力测量传感器标定装置的结构示意图；

图中：1、气压施加装置；1-1、空气压缩机；1-2、精密调压阀；1-3、高精度气体压力表；1-4、控制阀；1-5、压力表连接头；2、气泡冲刷装置；2-1、进水管道；2-2、阀门；2-3、下三通阀；2-4、上三通阀；2-5、带刻度的玻璃管； 2-6、第一进水口；3、负压装置；3-1、真空泵；3-2、水气分离装置；3-3、节流阀；3-4、三通头；3-5、球阀；3-6、精密负压力表；4、试样室；4-1、顶盖；4-2、环刀；4-3、底座；4-4、陶土板；4-5、安装气体压力测试传感器的部件；4-6、进气口；4-7、排水口；4-8、第二进水口；4-9、螺纹通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

在本发明的描述中，术语“上端”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构图和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本实施例提供一种气体压力测量传感器标定装置，所述装置如图1所示，包括试样室4、气压施加装置1、设有进水管道的气泡冲刷装置2、设有抽气管道的负压装置3。

所述试样室4包括顶盖4-1、底座4-3，顶盖4-1和底座4-3围成密闭的试样室内室；

试样室的顶盖4-1中设置有用于安装气体压力测量传感器的安装气体压力测量传感器的部件4-5，试样室的顶盖4-1设有进气口4-6，试样室设置有用于取样的环刀4-2；

试样室的底座设有螺纹通道4-9，所述螺纹通道4-9起到中空平台的作用，一方面用于承载陶土板4-4，螺纹通道4-9和陶土板4-4接触的部位设有多个通孔；另一方面，螺纹通道4-9的一侧和试样室底座4-3上的排水口4-7相连通，螺纹通道4-9的另一侧第二进水口4-8相连通。

气压施加装置1包括空气压缩机1-1，空气压缩机1-1和控制阀1-4连接，控制阀1-4和精密调压阀1-2连接，精密调压阀1-2和压力表连接头1-5的第一一接口连接，压力表连接头1-5的第二接口连接高精度气体压力表，压力表连接头1-5的第三接口通过进气管道和进气口4-6连通。

负压装置3包括真空泵3-1，真空泵3-1和水汽分离装置3-2连接，水汽分离装置3-2和节流阀3-3连接，节流阀3-3和三通头3-4的第四接口连接，三通头3-4的第五接口和球阀3-5的一个接口连接，球阀3-5的另一个接口连接大气，三通头3-4的第六接口和精密负压力表3-6连接，精密负压力表3-6和上三通阀 2-4连接，上三通阀2-4和带刻度的玻璃管2-5的一端连接，带刻度的玻璃管2-5 的另一端和下三通阀2-3连接，下三通阀2-3通过抽气管道和排水口4-7连接。

气泡冲刷装置包括进入管道2-1，和用于控制进水管道2-1与第二进水口4-8 的连通状态的阀门2-2。

本发明实施例还提供了一种气体压力测量传感器标定方法，所述方法通过上述装置实现，所述方法包括如下步骤：

步骤1：预处理过程：

步骤11：称量环刀4-2的质量m₀；

步骤12：用环刀4-2切取浸水饱和处理的样品，称取环刀4-2和样品的总重 m₁；

步骤13：在烘箱中对总重为m₁的试样和环刀4-2进行处理，称取烘干后的环刀4-2和烘干样品的总重量m₂；

步骤14：对陶土板4-4浸水饱和处理；

步骤15：用环刀4-2切取步骤11中所述的浸水饱和样品，切取的样品质量和环刀4-4的总重为m₁，将切取的所述样品放置在浸水饱和的陶土板4-4上；

步骤16：调节上三通阀2-4，使带刻度的玻璃管2-5连通大气；

步骤17：打开阀门2-2，通过进水管道2-1注入蒸馏水，当带刻度的玻璃管中蒸馏水的液面位置和放置于安装气体压力测量传感器的部件4-5中的气体压力测量传感器的高度齐平时停止注入蒸馏水，记录带刻度的玻璃管2-5中蒸馏水的的液位高度h₁；

步骤18：关闭阀门2-2，调节上三通阀2-4，使带刻度的玻璃管2-5和精密负压力表连通。

步骤2：气压设置过程：

步骤21：打开空气压缩机1-1，打开控制阀1-4，调节精密调压阀1-2，设置气压u_a；

步骤22：打开真空泵3-1，调节节流阀3-3和球阀3-5，设置负压u_w；

所述气压u_a和负压u_w的差值等于设定的目标基质吸力u_s，即：u_s＝u_a-u_w。

步骤3：测试样品中的排水量获取过程：

步骤31：关闭真空泵3-1和空气压缩机1-1；

步骤32：调节上三通阀2-4，使带刻度的玻璃管2-5的上端和大气连通；

步骤33：调节下三通阀2-3，使其可以进行排水，使带刻度的玻璃管2-5中液位下降到高度h₁，量测排出的水的质量，记为Δm；

计算测试样品中的含水率

步骤4：记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力u。

根据上述步骤获取不同目标基质吸力对应的测试样品中的含水率w、气体压力测量传感器测试的样品的气体压力u，绘制u_s-w曲线和u-w，完成对气体压力测量传感器的标定。

在管中液位以下存在间断气泡时，需要对抽气管道中的气泡进行冲刷，所述气泡冲刷的方法包括如下步骤：

关闭真空泵3-1；调节上三通阀2-4，使带刻度的玻璃管2-5的上端和大气连通；

打开阀门2-2，使用吸球通过第一进水口2-6向进水管道2-1内注气，使带刻度的玻璃管道2-5中气泡通过上三通阀2-4排出；

当抽气管道中的气泡排出后，停止向进水管道2-1注气，同时关闭阀门2-2。

本发明实施例提供一种气体压力测量传感器标定装置及方法，包括为试样提供气压的气压施加装置、为试样提供负压的负压装置、对抽气管道中的液体的气泡进行冲刷的气泡冲刷装置，通过测试，计算出样品的含水率，记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力，根据设定的目标基质吸力，完成对气体压力传感器的标定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种气体压力测量传感器的标定装置，其特征在于，包括试样室、气压施加装置、设有进水管道的气泡冲刷装置、设有抽气管道的负压装置；

所述试样室包括顶盖、底座，以及顶盖和底座围成的内室；

所述试样室的顶盖中设置有用于安装气压测量传感器的部件，试样室的顶盖中还设有用于连通试样室的内室和气压施加装置的开孔；

所述试样室的底座设有用于承载陶土板的中空平台，所述中空平台和陶土板接触的部位设有多个通孔；所述负压装置的抽气管道和气泡冲刷装置的进水管道通过所述中空平台相连通。

2.根据权利要求1所述的气体压力测量传感器的标定装置，其特征在于，所述气压施加装置包括空气压缩机、和空气压缩机连接的调压阀、气体压力表、设有三个接口的气体压力表连接头；

所述调压阀和气压表连接头的第一接口相连通，所述气体压力表连接头的第二接口通过第一进气管道与气体压力表连接，气体压力表连接头的第三接口通过第二进气管道与所述试样室的内室连接。

3.根据权利要求1所述的气体压力测量传感器的标定装置，其特征在于，所述气泡冲刷装置包括用于控制进水管道连通状态的第二阀门。

4.根据权利要求1所述的气体压力测量传感器的标定装置，其特征在于，所述负压装置包括真空泵、水汽分离装置、节流阀、三通头、球阀、负压力表、上三通阀、下三通阀；

所述水汽分离装置的一个接口和真空泵连接，水汽分离装置的另一个接口和节流阀连接，节流阀和三通头的第四接口连接，三通头的第五接口和球阀连接，三通头的第六接口和负压力表连接，负压力表连接上三通阀；

所述上三通阀和下三通阀之间连接有液体体积测量装置，下三通阀通过抽气管道和试样室的中空平台相连通。

5.根据权利要求1所述的气压测量传感器的标定装置，其特征在于，所述试样室还包括用于取样的环刀。

6.一种气体压力测量传感器的标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

使用气体施加装置为放置在陶土板上的经浸水饱和处理的测试样品施加气压u_a，使用负压装置为放置在陶土板上的经浸水饱和处理的测试样品施加负压u_w；所述气压u_a和负压u_w的差值等于设定的目标基质吸力u_s；

获取测试样品中的含水率w；

记录气体压力测量传感器测试的样品的气体压力u；

获取u_s-w和u-w曲线，完成对气体压力测量传感器的标定。

7.根据权利要求6所述的气体压力测量传感器的标定方法，其特征在于，获取测试样品中的含水率w的方法包括如下步骤：

获取测试样品的干重M₁；

获取经浸水饱和处理的测试样品的湿重M；

获取试验完成时测试样品的排水量Δm；

所述测试样品中的含水率