CN111103321A - 便携式积雪含水率测试仪及其测试方法 - Google Patents

便携式积雪含水率测试仪及其测试方法 Download PDF

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巫锡勇
文洪
廖昕
范展宁
张清全
向世谊
边瑞
徐正宣
王栋
王哲威
谢荣强
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Southwest Jiaotong University
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Southwest Jiaotong University
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity

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Abstract

本发明提供便携式积雪含水率测试仪及其测试方法，第一恒温槽内壁设有第一隔热装置，第一隔热装置底部设有第一温度传感器，第一恒温槽顶部设有进水口，内部设有第一搅拌棒；第二恒温槽内壁设有第二隔热装置；第二隔热装置底部设有第二温度传感器，第二恒温槽顶部设有进雪口，内部设有第二搅拌棒。本发明采用理想溶液量热法测量积雪内的液体水含量，通过测量雪样品完全融化在液体理想溶液过程中的温差，来计算雪内的液体水含量，这样可以解决冻结量热法存在的热传递问题。该方法具有精确性高、野外测量速度快、设备轻便容易操作、计算简洁等优点。

Description

便携式积雪含水率测试仪及其测试方法
技术领域
本发明属于冰雪测量技术领域，具体涉及一便携式积雪含水率测试仪及其测试方法。
背景技术
积雪含水率是一种积雪基本物理量，研究积雪含水率对积雪区域水量平衡研究、融雪径流模拟、雪崩预报、斜坡失稳和建筑物雪荷载计算均有重要意义。青藏高原等高海拔、高纬度地区冰雪量大，特别是川藏公路、川藏铁路沿线斜坡上的积雪内存在一定的液态水，通过融水渗透、反复冻融等作用，影响边坡稳定。通过对雪层中液体水含量的测试，可以了解融水渗透对冰雪记录的影响，能全面解释冰雪内的环境信息，同时也是冰雪覆盖区雪崩预告的一项重要参数。另外在冰川研究中应用某些微波技术时，例如测量积雪厚度或水当量，雪内含水量将影响到微波的传播，所以测量雪含水量是冰雪研究的一项重要指标。
国外的测量方法有Jones应用冻结量热法测试雪中的液体水含量，这种方法从理论上讲比较准确，问题是固态积雪与冷冻介质之间不易进行热量转换，从而造成与实际情况不同的测量结果，并且需要一个高技术操作的仪器，工作起来比较复杂，野外测量速度也很慢。融化量热法优点是可以连续从热水向雪内传送热量，测量速度也比较快，但是Colbeck认为这种方法不够准确。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供便携式积雪含水率测试仪及其测试方法，提高测试准确度。
具体技术方案为：
便携式积雪含水率测试仪，包括底板，底板上设有单片机主控制器、LCD显示屏、电源、按键功能区，底板上方设有两个恒温槽，分别为第一恒温槽和第二恒温槽；
第一恒温槽内壁设有第一隔热装置，第一隔热装置底部设有第一温度传感器，第一恒温槽顶部设有进水口，内部设有第一搅拌棒，第一搅拌棒与第一电机连接；进水口设有第一盖子；
第二恒温槽内壁设有第二隔热装置；第二隔热装置底部设有第二温度传感器，第二恒温槽顶部设有进雪口，内部设有第二搅拌棒，第二搅拌棒与第二电机连接；进雪口设有第二盖子；
第一电机、第二电机、第一温度传感器、第二温度传感器分别与单片机主控制器连接， LCD显示屏与单片机主控制器连接显示温度。
便携式积雪含水率测试仪的测试方法，包括以下步骤：
(1)将便携式积雪含水率测试仪放置在在0℃环境下；分别从进水口、进雪口注入100g 理想溶液，通过第一温度传感器、第二温度传感器分别测得理想溶液的起始温度记为To，测出温度值显示在LCD显示屏上；
(2)将25g雪通过进雪口放入第二隔热装置中，并拧紧第二盖子；将25g纯净水通过进水口进入第一隔热装置中，并拧紧第一盖子；
(3)开启第一搅拌棒、第二搅拌棒使溶液混合均匀；
(4)混合均匀后分别测25g积雪与理想溶液混合后温度记为Ti，25g纯净水与理想溶液的混合后温度记为Tw，通过积雪含水率Iw公式：Iw＝(To-Ti)/(Tw-Ti)计算出积雪含水率Iw，并显示在LCD显示屏上。
本发明采用理想溶液量热法测量积雪内的液体水含量，理想溶液为甲醇溶液与乙醇溶液配制而成，其中甲醇占64％，乙醇占36％，其混合后没有热效应和体积变化，能提高温度测试精度。基本原理是通过测量雪样品完全融化在液体理想溶液过程中的温差，来计算雪内的液体水含量，这样可以解决冻结量热法存在的热传递问题。实践证明，这种方法具有精确性较高、野外测量速度快、设备轻便容易操作、计算简洁等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
结合实施例说明本发明的具体技术方案。
如图1所示，便携式积雪含水率测试仪，包括底板1，底板1上设有单片机主控制器8、LCD 显示屏9、电源2、按键功能区3，底板1上方设有两个恒温槽，分别为第一恒温槽12和第二恒温槽22；
第一恒温槽12内壁设有第一隔热装置13，第一隔热装置13底部设有第一温度传感器17，第一恒温槽12顶部设有进水口14，内部设有第一搅拌棒15，第一搅拌棒15与第一电机11连接；进水口14设有第一盖子16；
第二恒温槽22内壁设有第二隔热装置23；第二隔热装置23底部设有第二温度传感器27，第二恒温槽22顶部设有进雪口24，内部设有第二搅拌棒25，第二搅拌棒25与第二电机21连接；进雪口24设有第二盖子26；
第一电机11、第二电机21、第一温度传感器17、第二温度传感器27分别与单片机主控制器8连接，LCD显示屏9与单片机主控制器8连接显示温度。
采用单片机主控制器8与电机、温度传感器结合起来高效高精度的检测积雪含水率，并进行LCD显示和信息存储。
便携式积雪含水率测试仪的测试方法，包括以下步骤：
(1)将便携式积雪含水率测试仪放置在在0℃环境下；分别从进水口14、进雪口24注入 100g理想溶液，通过第一温度传感器17、第二温度传感器27分别测得理想溶液的起始温度记为To，测出温度值显示在LCD显示屏9上；
(2)将25g雪通过进雪口24放入第二隔热装置23中，并拧紧第二盖子26；将25g纯净水通过进水口14进入第一隔热装置13中，并拧紧第一盖子16；
(3)开启第一搅拌棒15、第二搅拌棒25使溶液混合均匀；
(4)混合均匀后分别测25g积雪与理想溶液混合后温度记为Ti，25g纯净水与理想溶液的混合后温度记为Tw，通过积雪含水率Iw公式：Iw＝(To-Ti)/(Tw-Ti)计算出积雪含水率Iw，并显示在LCD显示屏9上。
本发明能快速高效的测量积雪含水率，可以解决现有积雪含水率测量步骤繁琐，测量精度差的技术问题。
本发明的积雪含水率测试仪，单片机主控制器8采用16位stm32单片机作为主控芯片获取 NR81530温度传感器采集的温度差值通过共识进行计算得出积雪含水率，其中两个温度传感器分别置放于两个隔热装置底部。其中温度传感器为NR81530，其响应时间小于10秒，测试温度范围较大-50℃～500℃。
首先将100g理想溶液通过进水处分别注入两个隔热装置中，测出其温度为To，然后将25g 积雪和25g纯净水分别通过进雪处和进水处注入两个隔热装置中，混合均匀以后分别产生不同的热量，引起温度改变，温度变化值分别记为Tw和Ti。底部温度传感器分别获取温度变化值通过公式计算出积雪含水率。
该装置的按键功能区13，包括电源开闭、搅拌器开闭、积雪含水率值存储、清除、的功能。

Claims (3)

1.便携式积雪含水率测试仪，其特征在于，包括底板(1)，底板(1)上设有单片机主控制器(8)、LCD显示屏(9)、电源(2)、按键功能区(3)，底板(1)上方设有两个恒温槽，分别为第一恒温槽(12)和第二恒温槽(22)；
第一恒温槽(12)内壁设有第一隔热装置(13)，第一隔热装置(13)底部设有第一温度传感器(17)，第一恒温槽(12)顶部设有进水口(14)，内部设有第一搅拌棒(15)，第一搅拌棒(15)与第一电机(11)连接；进水口(14)设有第一盖子(16)；
第二恒温槽(22)内壁设有第二隔热装置(23)；第二隔热装置(23)底部设有第二温度传感器(27)，第二恒温槽(22)顶部设有进雪口(24)，内部设有第二搅拌棒(25)，第二搅拌棒(25)与第二电机(21)连接；进雪口(24)设有第二盖子(26)；
第一电机(11)、第二电机(21)、第一温度传感器(17)、第二温度传感器(27)分别与单片机主控制器(8)连接，LCD显示屏(9)与单片机主控制器(8)连接显示温度。
2.根据权利要求1所述的便携式积雪含水率测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将便携式积雪含水率测试仪放置在在0℃环境下；分别从进水口(14)、进雪口(24)注入100g理想溶液，通过第一温度传感器(17)、第二温度传感器(27)分别测得理想溶液的起始温度记为To，测出温度值显示在LCD显示屏(9)上；
(2)将25g雪通过进雪口(24)放入第二隔热装置(23)中，并拧紧第二盖子(26)；将25g纯净水通过进水口(14)进入第一隔热装置(13)中，并拧紧第一盖子(16)；
(3)开启第一搅拌棒(15)、第二搅拌棒(25)使溶液混合均匀；
(4)混合均匀后分别测25g积雪与理想溶液混合后温度记为Ti，25g纯净水与理想溶液的混合后温度记为Tw，通过积雪含水率Iw公式：Iw＝(To-Ti)/(Tw-Ti)计算出积雪含水率Iw，并显示在LCD显示屏(9)上。
3.根据权利要求2所述的便携式积雪含水率测试仪的测试方法，其特征在于，所述的理想溶液为甲醇溶液与乙醇溶液配制而成，其中甲醇体积占64％，乙醇体积占36％。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0996617A (ja) * 1995-10-02 1997-04-08 Yamatake Honeywell Co Ltd 熱量計
CN101561406A (zh) * 2009-03-06 2009-10-21 青岛大学 测量水分活度的量热方法及仪器
JP2014232008A (ja) * 2013-05-28 2014-12-11 一般財団法人電力中央研究所 雪の含水率測定方法及び含水率測定器具
CN104391005A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 西安近代化学研究所 一种高机械感度含能材料溶解热的测量装置及方法
CN110208314A (zh) * 2019-06-14 2019-09-06 大连理工大学 一种考虑相变潜热的冻土比热混合量热试验装置及其实施方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0996617A (ja) * 1995-10-02 1997-04-08 Yamatake Honeywell Co Ltd 熱量計
CN101561406A (zh) * 2009-03-06 2009-10-21 青岛大学 测量水分活度的量热方法及仪器
JP2014232008A (ja) * 2013-05-28 2014-12-11 一般財団法人電力中央研究所 雪の含水率測定方法及び含水率測定器具
CN104391005A (zh) * 2014-11-28 2015-03-04 西安近代化学研究所 一种高机械感度含能材料溶解热的测量装置及方法
CN110208314A (zh) * 2019-06-14 2019-09-06 大连理工大学 一种考虑相变潜热的冻土比热混合量热试验装置及其实施方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何元庆 等: "山地温性积雪内液体水含量的测定方法", 《山地学报》 *

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