CN115077368A - 测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法，测试装置包括在铁架台上设置有两端开口的玻璃管，在玻璃管内设置有两根互不相交的无绝缘包裹的电阻导线，电阻导线一的一端通过导线一与显示仪表的测试输入第一端相连，电阻导线二的一端通过导线二与显示仪表的测试输入第二端相连，显示仪表的数据端与计算机相连；玻璃管底部由滤纸包裹，通过橡皮筋固定；在玻璃管中盛装有待检测物，盛水皿放置在玻璃管底部，盛水皿中盛装有能够使电阻导线一和电阻导线二导通的导通液；还包括液面滴定装置，通过液面滴定装置可以使盛水皿中的导通液液面与玻璃管底部齐平。本发明步骤简单，安装快速，使用便捷，易于掌握；实现对渗吸高度的测量。

Description

测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法

本申请为申请号2021107189828、申请日2021年06月28日、发明名称“一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种测试装置技术领域，特别是涉及一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法。

背景技术

矿井粉尘是威胁煤矿安全生产的危险因素，而煤层注水技术可使高压水进入到煤体裂-孔隙结构中去，增加煤体含水量，从根本上抑制粉尘的产生，因而成为我国煤矿综采工作面最基本、最有效的减尘技术手段之一。煤层注水过程包括水力压裂-水体渗流-毛细润湿三个阶段，其中毛细润湿是指水体通过毛细现象流淌到煤体各个孔隙结构中与煤表面充分接触并润湿煤体的过程，因此研究煤体润湿特性对现场煤层注水减尘技术的发展十分重要，而自发渗吸实验是常用的测定固体颗粒润湿特性实验手段。目前在反向自发渗吸实验中，因为所形成煤粉柱为多孔介质，内部存在大量孔隙通道，其半径大小不一，各通道渗吸高度差别较大，宏观上表现为难以读出渗吸高度的准确数值。因此，需要一种以间接手段测量渗吸高度的实验测试装置，为研究煤颗粒润湿特性奠定可行可靠的实验装备基础。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置以及测试方法。

为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，包括铁架台，在铁架台上设置有两端开口的玻璃管，在玻璃管内设置有两根互不相交的无绝缘包裹的电阻导线，分别为电阻导线一和电阻导线二，电阻导线一的一端通过导线一与显示仪表的测试输入第一端相连，电阻导线二的一端通过导线二与显示仪表的测试输入第二端相连连，，显示仪表的数据端与计算机相连；

玻璃管底部由滤纸包裹，通过橡皮筋固定；在玻璃管中盛装有待检测物，盛水皿放置在玻璃管底部，盛水皿中盛装有能够使电阻导线一和电阻导线二导通的导通液；

还包括液面滴定装置，通过液面滴定装置可以使盛水皿中的导通液液面与玻璃管底部齐平。

在本发明的一种优选实施方式中，液面滴定装置包括设置在盛水皿上端的滴定管和控制滴定管滴定的滴定系统，滴定系统包括设置在盛水皿中的浮标，束缚线的一端设置在浮标底部中心位置上，束缚线的另一端设置在盛水皿的内底部，在浮标顶部设置有连通体；

在盛水皿上端还设置有电极一和电极二，电极一通过连接导线一与控制模块的输入第一端相连，电极二通过连接导线二与控制模块的输入第二端相连；

当其盛水皿中的液面使其浮标托起连通体同时与电极一和电极二接触，控制模块控制滴定管停止向盛水皿中滴定导通液；

当其连通体未同时与电极一和电极二接触，控制模块控制滴定管向盛水皿中滴定导通液；直至连通体同时与电极一和电极二接触为止。

在本发明的一种优选实施方式中，控制模块包括在滴定管的滴定部设置有控制向盛水皿中滴定导通液的电磁阀以及用于计量向盛水皿中滴定导通液体积的流量计量阀或/和在滴定管管身上设置有用于读取向盛水皿中滴定导通液体积的刻度线，继电器输入回路的第一端与3.3V电源相连，继电器输入回路的第二端与三极管的集电极相连，三极管的发射极与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与电源地相连，三极管的基极与滴定控制器的滴定控制端相连，滴定控制器的检测输入端分别与连接导线一和分压电阻一的第一端相连，分压电阻一的第二端与电源地相连，连接导线二与分压电阻二的第一端相连，分压电阻一的第二端与3.3V电源相连，继电器常开触点串联在电磁阀的电源回路中，流量计量阀的流量数据输出端与滴定控制器的流量数据输入端相连，滴定控制器的流量数据端与计算机相连。当其连通体同时与电极一和电极二接触时，滴定控制器检测到输入滴定控制器的电压为3.0V左右的电源电压，认为该3.0V左右的电源电压为高电平，此时滴定控制器向其三极管的基极发送截止电平，三极管处于截止状态，继电器处于常开状态；常闭电磁阀电源回路未导通得电，常闭电磁阀处于关闭状态，滴定管未向其盛水皿中滴定导通液。当其连通体未同时与电极一和电极二接触时，滴定控制器检测到输入滴定控制器的电压为0V电源电压，认为此时为低电平，此时滴定控制器向其三极管的基极发送导通电平，三极管处于导通状态，继电器由常开状态变为闭合状态；常闭电磁阀电源回路导通得电，常闭电磁阀处于打开状态，滴定管向其盛水皿中滴定导通液。

在本发明的一种优选实施方式中，铁架台包括底座，在底座上设置有竖向升降杆，在竖向升降杆上设置有可上下调节高度的横向升降夹具；玻璃管竖向夹持在横向升降夹具上，其盛水皿设置在底座上。

在本发明的一种优选实施方式中，显示仪表包括壳体及设置在壳体表面的显示屏，在壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，在PCB电路板上设置有用于检测电阻导线间的电压值的电压检测单元和用于检测电阻导线间的电流值的电流检测单元，以及控制器、数据传输单元和电源电压调节单元；

电源电压调节单元的电源输出第一端与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与显示仪表的测试输入第一端相连，电源电压调节单元的电源输出第二端与显示仪表的测试输入第二端相连，电源电压调节单元的电压调节端与控制器的电压调节端相连，通过控制器向其电源电压调节单元发送电压调节信号，改变电源电压调节单元输出的电源电压；

电压检测单元的检测回路与电阻导线并联，即电压检测单元的电压检测第一端与显示仪表的测试输入第一端相连，电压检测单元的电压检测第二端与显示仪表的测试输入第二端相连，电压检测单元的电压数据输出端与控制器的电压数据输入端相连；电流检测单元的检测回路串联在电阻导线回路中，电流检测单元的电流数据输出端与控制器的电流数据输入端相连，控制器的数据传输端与数据传输单元的数据传输端相连，控制器的数据显示端与显示屏的数据显示端相连；

在显示屏上展示渗吸高度，其渗吸高度的计算方法包括以下步骤：

第一步，控制器控制其电源电压调节单元在检测周期内输出电源电压U₁～U_T，其中U_j为小于U_j+1的正数；j＝1、2、3、……、T-1；T为大于或者等于2的正整数；

第二步，根据电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，i＝1、2、3、……、T；计算其电阻导线阻值：

其中，T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

表示测量回路中测量的电阻值；

其中，R₀表示电阻导线一与电阻导线二间的电阻值；

r表示回路中电阻导线的电阻值；

R₀＝(1-φ)ηl，

其中，φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一与电阻导线二间导通液的导通率；

l表示电阻导线一与电阻导线二间的距离；

其中，ε表示电阻导线的电阻率；

L表示在玻璃管中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一的长度，L₂表示电阻导线二的长度；

H表示显示仪表显示的渗吸高度

S表示电阻导线的横截面积；

第三步，求解渗吸高度：

本发明还公开了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置的测试方法，包括以下步骤：

S1，将无绝缘包裹的电阻导线一固定于玻璃管内壁上，无绝缘包裹的电阻导线二放置于玻璃管中心，使其电阻导线一和电阻导线二的一端与玻璃管底部持平，电阻导线一和电阻导线二的另一端分别与导线一和导线二连接后引出玻璃管；

S2，通过橡皮筋将滤纸固定在玻璃管底部，从玻璃管上端上方倒入煤粉，震荡玻璃管使煤粉形成密度均匀的煤粉柱，使用横向升降夹具竖直夹紧玻璃管；

S3，向盛水皿内注入一定量的导通液并将其水平放置于底座上，将顶部设置有小铁块的浮标放置于液面上，调整升降架的位置，使电极一和电极二与小铁块正好相接触，通过连接导线一和连接导线二将浮标开关与控制模块相连，调整滴定管注液口的位置，使其略高于液面；

S4，将玻璃管上端电阻导线一和电阻导线二与显示仪表连接，调整玻璃管高度，使玻璃管底端与液面持平；

渗吸开始，由于毛细现象液体开始进入玻璃管内，导致盛水皿液面下降，此时浮标跟随液面下降，电极一和电极二与铁块分离，滴定管向盛水皿中注入导通液，当液面再次升至原来的高度时，电极一和电极二与铁块相互接触，此时滴定管停止注液；

与此同时，渗吸高度发生改变，通过显示仪表以数字的方式显现渗吸高度，并由计算机实时记录；

S5，将通过滴定管计算出来的渗吸高度与显示仪表计算出来的渗吸高度进行相互验证，以得到更准确的渗吸高度。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中，通过滴定管计算出来的渗吸高度的计算方法为：

式中：V_总-滴定的总体积；

V_蒸-蒸发的总体积；

r-玻璃管半径；

ρ-煤粉堆积的空隙率；

h-渗吸高度；

在步骤S5中，显示仪表计算出来的渗吸高度的计算方法为：

其中，L表示在玻璃管中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一的长度，L₂表示电阻导线二的长度；

S表示电阻导线的横截面积；

ε表示电阻导线的电阻率；

T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

u_Ui表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电压检测单元检测的电压值；

I_Ui表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电流检测单元检测的电流值；

φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一与电阻导线二间导通液的导通率；

l表示电阻导线一与电阻导线二间的距离；

H表示显示仪表显示的渗吸高度。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中，若|H-h|＜＝H₀，其中，H表示显示仪表显示的渗吸高度，h-渗吸高度；||表示取绝对值；＜＝表示小于或者等于；H₀表示渗吸高度差值阈值；则

h₀表示准确的渗吸高度；

若|H-h|＞H₀，且H＞h，则h₀＝ξH+ζh-(H-h)/2；ξ表示渗吸高度调和第一参数；ζ表示渗吸高度调和第二参数；ξ+ζ＝1；

若|H-h|＞H₀，且H＜h，则h₀＝ξH+ζh-(h-H)/2。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明步骤简单，安装快速，使用便捷，易于掌握；能便于人眼直接读出试验管和滴定管上的刻度，实现对渗吸高度的测量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，如图1～2所示，包括铁架台6，在铁架台6上设置有两端开口的玻璃管2(也叫试验管，在试验管上设置有用于读取的试验管刻度)，在玻璃管2内设置有两根互不相交的无绝缘包裹的电阻导线，分别为无绝缘材料包裹的电阻导线一1a和无绝缘材料包裹的电阻导线二1b，其中，电阻导线一1a固定于玻璃管2内壁上，电阻导线二1b放置于玻璃管2中心，电阻导线一1a的第一端和电阻导线二1b的第一端与玻璃管2下端口持平，电阻导线一1a的第二端和电阻导线二1b的第二端与玻璃管2上端口持平，电阻导线一1a的第二端通过导线一1与显示仪表9的测试输入第一端相连，电阻导线二1b的第二端通过导线二与显示仪表9的测试输入第二端相连，显示仪表9的数据端与计算机10相连；

玻璃管2底部由滤纸4包裹，通过橡皮筋3固定；在玻璃管2中盛装有待检测物，该待检测物为相同颗粒或者不同颗粒直径的煤粉，盛水皿5放置在玻璃管2底部，盛水皿5中盛装有能够使电阻导线一1a和电阻导线二1b导通的导通液；该导通液不限于为氯化钠水溶液或氯化钾水溶液，也可以为其他类型可以导电的溶液，也可以是水溶液，为了便于人眼直接读出试验管上的刻度，在导通液中添加了染色剂，例如红色指示剂或紫色指示剂；同样的在滴定管71内的导通液中也添加了染色剂。

还包括液面滴定装置7，通过液面滴定装置7可以使盛水皿5中的导通液液面与玻璃管2底部齐平。

在本发明的一种优选实施方式中，液面滴定装置7包括设置在盛水皿5上端的滴定管71和控制滴定管71滴定的滴定系统，滴定系统包括设置在盛水皿5中的浮标81，束缚线的一端设置在浮标81底部中心位置上，该束缚线为具有一定弹性的伸缩线，可以根据液面变化，保持浮标81水平位置大致不发生变化，束缚线的另一端设置在盛水皿5的内底部，在浮标81顶部设置有连通体82；该连通体82为导电体，可以采用小铁块或者铝块。

在盛水皿5上端还设置有电极一83和电极二，电极一83通过连接导线一84与控制模块的输入第一端相连，电极二通过连接导线二与控制模块的输入第二端相连；其中在铁架台6旁设置有用于调节电极一83和电极二与液面间高度的升降架8，以及设置有用于调节滴定管71与液面间高度的滴定升降架。

当其盛水皿5中的液面使其浮标81托起连通体82同时与电极一83和电极二接触，控制模块控制滴定管71停止向盛水皿5中滴定导通液；此时液面巧好与试验管底部高度一致，正好试验管中的煤粉渗吸盛水皿5中的导通液，也可以根据实际情况调整电极一83和电极二的高度，使其试验管淹没不同的高度位置。

当其连通体82未同时与电极一83和电极二接触，控制模块控制滴定管71向盛水皿5中滴定导通液；直至连通体82同时与电极一83和电极二接触为止。

在本发明的一种优选实施方式中，控制模块包括在滴定管71的滴定部设置有控制向盛水皿5中滴定导通液的电磁阀以及用于计量向盛水皿5中滴定导通液体积的流量计量阀或/和在滴定管71管身上设置有用于读取向盛水皿5中滴定导通液体积的刻度线，继电器输入回路的第一端与3.3V电源相连，继电器输入回路的第二端与三极管的集电极相连，三极管的发射极与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与电源地相连，三极管的基极与滴定控制器的滴定控制端相连，滴定控制器的检测输入端分别与连接导线一84和分压电阻一的第一端相连，分压电阻一的第二端与电源地相连，连接导线二与分压电阻二的第一端相连，分压电阻一的第二端与3.3V电源相连，继电器常开触点串联在电磁阀的电源回路中，流量计量阀的流量数据输出端与滴定控制器的流量数据输入端相连，滴定控制器的流量数据端与计算机10相连。

在本发明的一种优选实施方式中，铁架台6包括底座63，在底座63上设置有竖向升降杆62，在竖向升降杆62上设置有可上下调节高度的横向升降夹具61；玻璃管2竖向夹持在横向升降夹具61上，其盛水皿5设置在底座63上。

在本发明的一种优选实施方式中，显示仪表9包括壳体及设置在壳体表面的显示屏，在壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，在PCB电路板上设置有用于检测电阻导线间的电压值的电压检测单元和用于检测电阻导线间的电流值的电流检测单元，以及控制器、数据传输单元和电源电压调节单元；

电源电压调节单元的电源输出第一端与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与显示仪表9的测试输入第一端相连，电源电压调节单元的电源输出第二端与显示仪表9的测试输入第二端相连，电源电压调节单元的电压调节端与控制器的电压调节端相连，通过控制器向其电源电压调节单元发送电压调节信号，改变电源电压调节单元输出的电源电压；

电压检测单元的检测回路与电阻导线并联，即电压检测单元的电压检测第一端与显示仪表9的测试输入第一端相连，电压检测单元的电压检测第二端与显示仪表9的测试输入第二端相连，电压检测单元的电压数据输出端与控制器的电压数据输入端相连；电流检测单元的检测回路串联在电阻导线回路中，电流检测单元的电流数据输出端与控制器的电流数据输入端相连，控制器的数据传输端与数据传输单元的数据传输端相连，控制器的数据显示端与显示屏的数据显示端相连；

在显示屏上展示渗吸高度，其渗吸高度的计算方法包括以下步骤：

第一步，控制器控制其电源电压调节单元在检测周期内输出电源电压U₁～U_T，其中U_j为小于U_j+1的正数；U_j+1-U_j＝aV；V表示电压符号伏，a为大于0的正数，优选取0.1或0.2；j＝1、2、3、……、T-1；T为大于或者等于2的正整数；在本实施方式中，T＝10，U₁为第1输出电源电压，U₂为第2输出电源电压，U₃为第3输出电源电压，U₄为第4输出电源电压，U₅为第5输出电源电压，U₆为第6输出电源电压，U₇为第7输出电源电压，U₈为第8输出电源电压，U₉为第9输出电源电压，U₁₀为第10输出电源电压，其U₁<U₂<U₃<U₄<U₅<U₆<U₇<U₈<U₉<U₁₀。

第二步，根据电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，i＝1、2、3、……、T；计算其电阻导线阻值：

其中，

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电压检测单元检测的电压值；

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电流检测单元检测的电流值；

T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

表示测量回路中测量的电阻值；

其中，R₀表示电阻导线一1a与电阻导线二1b间的电阻值；

r表示回路中电阻导线的电阻值；

R₀＝(1-φ)ηl，

其中，φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一1a与电阻导线二1b间导通液的导通率；

l表示电阻导线一1a与电阻导线二1b间的距离；

其中，ε表示电阻导线的电阻率；

L表示在玻璃管2中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一1a的长度，L₂表示电阻导线二1b的长度；

H表示显示仪表9显示的渗吸高度

S表示电阻导线的横截面积；

第三步，求解渗吸高度：

本发明还公开了一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置的测试方法，包括以下步骤：

S1，将无绝缘材料包裹的电阻导线一1a固定于玻璃管2内壁上，无绝缘材料包裹的电阻导线二1b放置于玻璃管2中心，也可以是将无绝缘材料包裹的电阻导线一1a和电阻导线二1b固定于玻璃管2内壁上，且电阻导线一1a和电阻导线二1b在同一圆心直径上，即关于玻璃管2中心轴对称；使其电阻导线一1a和电阻导线二1b的一端与玻璃管2底部持平，电阻导线一1a和电阻导线二1b的另一端分别与导线一1和导线二连接后引出玻璃管2；

S2，通过橡皮筋3将滤纸4固定在玻璃管2底部，从玻璃管2上端上方倒入煤粉，震荡玻璃管2使煤粉形成密度均匀的煤粉柱，使用横向升降夹具61竖直夹紧玻璃管2；

S3，向盛水皿5内注入一定量的导通液并将其水平放置于底座63上，将顶部设置有小铁块的浮标81放置于液面上，调整升降架的位置，使电极一83和电极二与小铁块正好相接触，通过连接导线一84和连接导线二将浮标开关与控制模块相连，调整滴定管71注液口的位置，使其略高于液面；其中，浮标开关为电极一83和电极二与连通体82构成。

S4，将玻璃管2上端电阻导线一1a和电阻导线二1b与显示仪表9连接，调整玻璃管2高度，使玻璃管2底端与液面持平；

渗吸开始，由于毛细现象液体开始进入玻璃管2内，导致盛水皿5液面下降，此时浮标81跟随液面下降，电极一83和电极二与铁块分离，滴定管71向盛水皿5中注入导通液，当液面再次升至原来的高度时，电极一83和电极二与铁块相互接触，此时滴定管71停止注液；

与此同时，渗吸高度发生改变，通过显示仪表9以数字的方式显现渗吸高度，并由计算机10实时记录；

S5，将通过滴定管71计算出来的渗吸高度与显示仪表9计算出来的渗吸高度进行相互验证，以得到更准确的渗吸高度。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中，通过滴定管71计算出来的渗吸高度的计算方法为：

式中：V_总-滴定的总体积；

V_蒸-蒸发的总体积；

r-玻璃管半径；

ρ-煤粉堆积的空隙率；

h-渗吸高度；

在步骤S5中，显示仪表9计算出来的渗吸高度的计算方法为：

其中，L表示在玻璃管2中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一1a的长度，L₂表示电阻导线二1b的长度；

S表示电阻导线的横截面积；

ε表示电阻导线的电阻率；

T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电压检测单元检测的电压值；

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电流检测单元检测的电流值；

φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一1a与电阻导线二1b间导通液的导通率；

l表示电阻导线一1a与电阻导线二1b间的距离；

H表示显示仪表9显示的渗吸高度。

在本发明的一种优选实施方式中，在步骤S5中，若|H-h|＜＝H₀，其中，H表示显示仪表9显示的渗吸高度，h-渗吸高度；||表示取绝对值；＜＝表示小于或者等于；H₀表示渗吸高度差值阈值；则

h₀表示准确的渗吸高度；

若|H-h|＞H₀，且H＞h，则h₀＝ξH+ζh-(H-h)/2；ξ表示渗吸高度调和第一参数；ζ表示渗吸高度调和第二参数；ξ+ζ＝1；

若|H-h|＞H₀，且H＜h，则h₀＝ξH+ζh-(h-H)/2。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，其特征在于，包括铁架台，在铁架台上设置有两端开口的玻璃管，在玻璃管内设置有两根互不相交的无绝缘包裹的电阻导线，分别为电阻导线一和电阻导线二，电阻导线一的一端通过导线一与显示仪表的测试输入第一端相连，电阻导线二的一端通过导线二与显示仪表的测试输入第二端相连，显示仪表的数据端与计算机相连；

显示仪表包括壳体及设置在壳体表面的显示屏，在壳体内设置有用于固定安装PCB电路板的PCB电路板固定安装座，PCB电路板固定安装在PCB电路板固定安装座上，在PCB电路板上设置有用于检测电阻导线间的电压值的电压检测单元和用于检测电阻导线间的电流值的电流检测单元，以及控制器、数据传输单元和电源电压调节单元；

电源电压调节单元的电源输出第一端与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与显示仪表的测试输入第一端相连，电源电压调节单元的电源输出第二端与显示仪表的测试输入第二端相连，电源电压调节单元的电压调节端与控制器的电压调节端相连，通过控制器向其电源电压调节单元发送电压调节信号，改变电源电压调节单元输出的电源电压；

电压检测单元的检测回路与电阻导线并联，即电压检测单元的电压检测第一端与显示仪表的测试输入第一端相连，电压检测单元的电压检测第二端与显示仪表的测试输入第二端相连，电压检测单元的电压数据输出端与控制器的电压数据输入端相连；电流检测单元的检测回路串联在电阻导线回路中，电流检测单元的电流数据输出端与控制器的电流数据输入端相连，控制器的数据传输端与数据传输单元的数据传输端相连，控制器的数据显示端与显示屏的数据显示端相连；

在显示屏上展示渗吸高度；

玻璃管底部由滤纸包裹，通过橡皮筋固定；在玻璃管中盛装有待检测物，盛水皿放置在玻璃管底部，盛水皿中盛装有能够使电阻导线一和电阻导线二导通的导通液；

还包括液面滴定装置，通过液面滴定装置可以使盛水皿中的导通液液面与玻璃管底部齐平；

在盛水皿内的导通液或/和滴定管内的导通液中添加了染色剂。

2.根据权利要求1所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，其特征在于，液面滴定装置包括设置在盛水皿上端的滴定管和控制滴定管滴定的滴定系统，滴定系统包括设置在盛水皿中的浮标，束缚线的一端设置在浮标底部中心位置上，束缚线的另一端设置在盛水皿的内底部，在浮标顶部设置有连通体；

在盛水皿上端还设置有电极一和电极二，电极一通过连接导线一与控制模块的输入第一端相连，电极二通过连接导线二与控制模块的输入第二端相连；

当其盛水皿中的液面使其浮标托起连通体同时与电极一和电极二接触，控制模块控制滴定管停止向盛水皿中滴定导通液；

当其连通体未同时与电极一和电极二接触，控制模块控制滴定管向盛水皿中滴定导通液；直至连通体同时与电极一和电极二接触为止。

3.根据权利要求2所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，其特征在于，控制模块包括在滴定管的滴定部设置有控制向盛水皿中滴定导通液的电磁阀以及用于计量向盛水皿中滴定导通液体积的流量计量阀或/和在滴定管管身上设置有用于读取向盛水皿中滴定导通液体积的刻度线，继电器输入回路的第一端与3.3V电源相连，继电器输入回路的第二端与三极管的集电极相连，三极管的发射极与限流电阻的第一端相连，限流电阻的第二端与电源地相连，三极管的基极与滴定控制器的滴定控制端相连，滴定控制器的检测输入端分别与连接导线一和分压电阻一的第一端相连，分压电阻一的第二端与电源地相连，连接导线二与分压电阻二的第一端相连，分压电阻一的第二端与3.3V电源相连，继电器常开触点串联在电磁阀的电源回路中，流量计量阀的流量数据输出端与滴定控制器的流量数据输入端相连，滴定控制器的流量数据端与计算机相连。

4.根据权利要求1所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置，其特征在于，铁架台包括底座，在底座上设置有竖向升降杆，在竖向升降杆上设置有可上下调节高度的横向升降夹具；玻璃管竖向夹持在横向升降夹具上，其盛水皿设置在底座上。

5.根据权利要求1所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试装置的测试方法，其特征在于，在显示屏上展示渗吸高度的计算方法包括以下步骤：

第一步，控制器控制其电源电压调节单元在检测周期内输出电源电压U₁～U_T，其中U_j为小于U_j+1的正数；j＝1、2、3、……、T-1；T为大于或者等于2的正整数；

第二步，根据电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，i＝1、2、3、……、T；计算其电阻导线阻值：

其中，T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

表示测量回路中测量的电阻值；

其中，R₀表示电阻导线一与电阻导线二间的电阻值；

r表示回路中电阻导线的电阻值；

R₀＝(1-φ)ηl，

其中，φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一与电阻导线二间导通液的导通率；

l表示电阻导线一与电阻导线二间的距离；

其中，ε表示电阻导线的电阻率；

L表示在玻璃管中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一的长度，L₂表示电阻导线二的长度；

H表示显示仪表显示的渗吸高度

S表示电阻导线的横截面积；

第三步，求解渗吸高度：

6.一种测量反向渗吸实验渗吸高度的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将无绝缘包裹的电阻导线一固定于玻璃管内壁上，无绝缘包裹的电阻导线二放置于玻璃管中心，使其电阻导线一和电阻导线二的一端与玻璃管底部持平，电阻导线一和电阻导线二的另一端分别与导线一和导线二连接后引出玻璃管；

S2，通过橡皮筋将滤纸固定在玻璃管底部，从玻璃管上端上方倒入煤粉，震荡玻璃管使煤粉形成密度均匀的煤粉柱，使用横向升降夹具竖直夹紧玻璃管；

S3，向盛水皿内注入一定量的导通液并将其水平放置于底座上，将顶部设置有小铁块的浮标放置于液面上，调整升降架的位置，使电极一和电极二与小铁块正好相接触，通过连接导线一和连接导线二将浮标开关与控制模块相连，调整滴定管注液口的位置，使其略高于液面；

S4，将玻璃管上端电阻导线一和电阻导线二与显示仪表连接，调整玻璃管高度，使玻璃管底端与液面持平；

渗吸开始，由于毛细现象液体开始进入玻璃管内，导致盛水皿液面下降，此时浮标跟随液面下降，电极一和电极二与铁块分离，滴定管向盛水皿中注入导通液，当液面再次升至原来的高度时，电极一和电极二与铁块相互接触，此时滴定管停止注液；

与此同时，渗吸高度发生改变，通过显示仪表以数字的方式显现渗吸高度，并由计算机实时记录；

S5，将通过滴定管计算出来的渗吸高度与显示仪表计算出来的渗吸高度进行相互验证，以得到更准确的渗吸高度。

7.根据权利要求6所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试方法，其特征在于，在步骤S5中，通过滴定管计算出来的渗吸高度的计算方法为：

式中：V_总-滴定的总体积；

V_蒸-蒸发的总体积；

r-玻璃管半径；

ρ-煤粉堆积的空隙率；

h-渗吸高度；

在步骤S5中，显示仪表计算出来的渗吸高度的计算方法为：

其中，L表示在玻璃管中电阻导线的长度，L＝L₁+L₂，L₁表示电阻导线一的长度，L₂表示电阻导线二的长度；

S表示电阻导线的横截面积；

ε表示电阻导线的电阻率；

T表示电源电压调节单元输出不同电源电压的个数；

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电压检测单元检测的电压值；

表示在电源电压调节单元输出电源电压为U_i时，电流检测单元检测的电流值；

φ表示误差系数，φ∈(0,0.115]；

η表示电阻导线一与电阻导线二间导通液的导通率；

l表示电阻导线一与电阻导线二间的距离；

H表示显示仪表显示的渗吸高度。

8.根据权利要求6所述的测量反向渗吸实验渗吸高度的测试方法，其特征在于，在步骤S5中，若|H-h|＜＝H₀，其中，H表示显示仪表显示的渗吸高度，h-渗吸高度；||表示取绝对值；＜＝表示小于或者等于；H₀表示渗吸高度差值阈值；则

h₀表示准确的渗吸高度；

若|H-h|＞H₀，且H＞h，则h₀＝ξH+ζh-(H-h)/2；ξ表示渗吸高度调和第一参数；ζ表示渗吸高度调和第二参数；ξ+ζ＝1；

若|H-h|＞H₀，且H＜h，则h₀＝ξH+ζh-(h-H)/2。

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