CN218469894U - 一种导管式温湿度传感器标定使用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，属于土木技术领域，其壳体内设有电源层、控温层和应用层，以及在应用层中设置的用于固定导管式温湿度传感器的变径装置，通过电源层为控温层提供电源，通过控温层模拟冻融循环试验环境，标定试验时，将导管式温湿度传感器插入本装置的变径装置内，可分层标定出土的含水率，也可对导管式温湿度传感器的层层精度进行校准，同时可保证导管式温湿度传感器在冻融循环试验中测试数据的精准度。本装置结构简单且制作方便，通用性强，具有较高的推广应用价值。

Description

一种导管式温湿度传感器标定使用的装置

技术领域

本实用新型属于土木技术领域，具体涉及一种导管式温湿度传感器标定使用的装置。

背景技术

土一般是由大小不同的矿物颗粒、水和空气三相物质组成的。水是土的重要成分之一,土中水的增加会使非饱和土的基质吸力锐减、部分岩土软化、土的结构破坏，造成滑坡、泥石流等灾害；水在土中的状态不同时，如液态水和固态水也会对土力学性能产生影响；此外，土中水分含量对农田水分管理也具有重要的意义。测定土壤含水率的方法主要有烘干法、介电类法、张力计法及中子法等。烘干法作为直接测量土壤质量含水率的唯一方法，在测量精度上具有其他方法不可比拟的优势，就目前来说，它作为《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)和《土壤墒情监测规范》(SL 364-2015)所推荐的测量质量含水率方法，是所有间接测量方法(如时域反射仪法、伽马射线法以及分离示踪剂法等)的校准的基础。介电类法包括时域反射法(TDR)与频域反射法(FDR)，通过测量电磁波在土中的传播来测试土壤的表观介电常数，从而得到土壤体积含水率。介电类法传感器有探针类传感器和导管式传感器两类。导管式传感器是一种采用管式结构设计，将光伏、传感器和处理器一体化集中设计的设备。相比针式水分传感器，管式水分传感器测量的土壤范围更广，优点更多如：快速准确、定点连续、宽量程、精度高等。由于不同地区土壤的物理化学特性不同，在实际工程如：边坡体积含水率监测预警、农田土壤水分监测等工程需要对水分传感器所测得数据进行校正标定，将仪器所测的体积含水率与室内试验所测得的质量含水率进行对比分析，进而校正仪器所测得的体积含水率数据，更好的服务边坡监测预警以及农田水分管理等工作。

土壤含水率标定时需要考虑多个因素对试验数据的影响，如土性、土的密度、土壤温度、仪器标定时装置中土壤的厚度及范围等。目前，实际工程中在利用导管式温湿度传感器对土壤含水率进行标定时存在以下问题：一、室内试验中，利用导管式温湿度传感器进行土壤含水率标定时没有统一的试验装置。二、导管式温湿度传感器可以同时测试多个土层，现场标定试验误差大，室内试验时取土量大。三、不同型号导管式温湿度传感器的有效测试范围不清楚。四、在季节性冻土地区，土壤温度的变化直接影响着土壤水分含量、土壤水分运动及其变化。当土温降低到水冻结线以下，土中液态水会冻结成固态的冰，土发生冻胀；当土的温度回升到水冻结线以上，土中水又会从固态的冰转为液态的水，土发生融沉；冻融循环过程中温度的变化对导管式温湿度传感器测试数据的影响不可忽略。在室内试验中，有的冻融试验箱容量有限，导管式传感器的长度普遍较长，导管式传感器无法正常放置于试验箱中进行土壤含水率受温度影响的标定试验；有的冻融试验箱体积庞大，进行土壤含水率标定试验耗电、不经济；此外有的导管式温湿度传感器按小时上传测试数据，当仪器放置于冻融试验箱中不方便对传感器进行操作，这将使得冻融试验耗时长。

由此可见，现有的导管式温湿度传感器试验装置规格不统一；无法分层标定土含水率以及校准传感器每层精度；无法使得冻融循环试验在传感器测试数据受到影响下正常进行。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，采用本装置能够实现标定导管式温湿度传感器试验装置的统一、可分层标定土含水率以及校准传感器每层精度，同时使得冻融循环试验在传感器测试数据的受到影响下正常进行。

为了达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，包括壳体；

所述壳体内由下至上依次设置有电源层、控温层和应用层；

所述应用层内插设有变径装置，所述变径装置用于固定导管式温湿度传感器；

所述控温层用于温度控制，能够制热和制冷；

所述电源层用于为所述控温层提供电源；

所述壳体顶部设置有盖体。

进一步地，控温层包括环形加热管和制冷装置，所述环形加热管和所述制冷装置分别与所述电源层相连。

进一步地，所述电源层包括蓄电池，所述蓄电池分别通过电路板与所述环形加热管和所述制冷装置相连。

进一步地，控温层侧壁上开设有通风孔，所述通风孔上设置有防尘网。

进一步地，所述变径装置为圆筒状结构，包括磁铁和变径装置侧壁，所述变径装置侧壁上下两端分别连接一块磁铁；

所述变径装置的直径的大小能够通过改变所述变径装置侧壁以及所述磁铁的弯曲程度进行调整。

进一步地，所述盖体与所述应用层的顶部紧密连接；

所述盖体包括太阳能板和预留孔，所述太阳能板与所述电源层相连，所述预留孔用于插入导管式温湿度传感器。

进一步地，应用层的内壁上设置有刻度线。

进一步地，所述壳体的底部设置有液压支架。

进一步地，所述壳体为金属结构，包括装置外壳以及设置在所述装置外壳内部的装置内壳；

所述电源层、控温层和应用层均设置在所述装置内壳中；

所述装置外壳的外壁上设有显示屏，所述显示屏与所述控温层相连。

进一步地，所述应用层内设置有感温元件，所述感温元件与所述显示屏相连。

相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其壳体内设有电源层、控温层和应用层，以及在应用层中设置的用于固定导管式温湿度传感器的变径装置，通过电源层为控温层提供电源，通过控温层模拟冻融循环试验环境，标定试验时，将导管式温湿度传感器插入本装置的变径装置内，可分层标定出土的含水率，也可对导管式温湿度传感器的层层精度进行校准，同时可保证导管式温湿度传感器在冻融循环试验中测试数据的精准度。本装置结构简单且制作方便，通用性强，具有较高的推广应用价值。

优选地，本实用新型的控温层包括环形加热管和制冷装置，可快速进行制热与制冷，满足试验的要求。

进一步优选地，本实用新型的电源层包括蓄电池和电路板，蓄电池可为控温层提供电源，电路板主要起线路连接与控制开关的作用。

优选地，本实用新型控温层侧壁上开设有通风孔，通风孔便于装置的通风散热，通风孔上还设有防尘网，这样可避免灰尘进入到装置中。

优选地，本实用新型的变径装置包括变径装置侧壁和磁铁，其展开为长方体形，经过弯曲后可形成圆筒状，并在一定范围内布置有磁铁，以便稳定吸附在应用层的内孔中；可通过调节变径装置的直径，依次扩大变径装置中装入土的范围，对比不同直径范围时导管式温湿度传感器所测得的数据。

优选地，本实用新型的盖体与应用层顶部紧密连接，可保证温度变化对传感器测试数据影响的试验正常进行；另外，盖体包括太阳能板，可为电源层持续充电续航并具有环保作用；盖体上还设有预留孔，预留孔与变径装置圆筒直径接近，用于将导管式温湿度传感器插入并进行固定。

优选地，本实用新型的应用层的内壁上设置有刻度线，以便控制装填土的高度，从而满足试验的精确要求。

优选地，本实用新型的壳体底部设有液压支架，可对整个装置的高度进行调节，以便导管式温湿度传感器可以得到每层传感器测试数据。

优选地，本实用新型的壳体为金属结构，坚固耐用，不易破坏；壳体包括装置外壳和装置内壳，装置外壳设有显示屏，显示屏用于对控温层进行温度控制。

进一步优选地，本实用新型的应用层内还设置有感温元件，显示屏可通过应用层中的感温元件对装置内温度实时监测显示，用以监测土壤冻融循环试验中的温度值，并且可在其中安置信息储存系统以记录温度变化过程。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的变径装置的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的盖体的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的导管式温湿度传感器示意图；

图5为本实用新型实施例提供的导管式温湿度传感器在导管式温湿度传感器标定使用的装置中的测试示意图。

附图标记：

1-应用层；2-控温层；3-电源层；4-变径装置；5-蓄电池；6-感温元件； 7-环形加热管；8-制冷装置；9-预留孔；10-液压支架；11-穿线孔；12-显示屏；13-装置外壳；14-装置内壳；15-电路板；16-刻度线；17-盖体；18-导管式温湿度传感器；19-传感器安装位置；4-1-磁铁；4-2-变径装置侧壁；17-1- 太阳能板；17-2-预留孔。

具体实施方式

本实用新型提供一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，包括壳体；所述壳体内由下至上依次设置有电源层3、控温层2和应用层1；所述应用层1内插设有变径装置4，所述变径装置4用于固定导管式温湿度传感器18；所述控温层2用于温度控制，能够制热和制冷；所述电源层3用于为所述控温层2提供电源；所述壳体顶部设置有盖体17。

控温层2包括环形加热管7和制冷装置8，用来加热或制冷，调节应用层 1内土壤温度；所述环形加热管7和所述制冷装置8分别与所述电源层3相连；所述电源层3包括蓄电池5，所述蓄电池5分别通过电路板15与所述环形加热管7和所述制冷装置8相连。

电路板15主要起线路连接与控制开关的作用，电路板15线路通过装置内壳14夹层穿线孔11中穿过连接控温层2中的环形加热管7和制冷装置8，连接应用层感温元件5，连接盖体17的太阳能板17-1，连接装置外壳13的显示屏12。蓄电池5可以为本装置进行供电，此外，也可通过直流电源的方式为整个装置进行供电。

控温层2侧壁上开设有通风孔，所述通风孔上设置有防尘网。

所述变径装置4为圆筒状结构，包括磁铁4-1和变径装置侧壁4-2，所述变径装置侧壁4-2上下两端分别连接一块磁铁4-1；所述变径装置4的直径的大小能够通过改变所述变径装置侧壁4-2以及所述磁铁4-1的弯曲程度进行调整。

所述盖体17与所述应用层1的顶部紧密连接；所述盖体17包括太阳能板 17-1和预留孔17-2，所述太阳能板17-1与所述电源层3的蓄电池5相连，用于为蓄电池5续航充电，所述预留孔17-2用于插入导管式温湿度传感器18。

应用层1的内壁上设置有刻度线16。

所述壳体的底部设置有液压支架10。

所述壳体为金属结构，包括装置外壳13以及设置在所述装置外壳13内部的装置内壳14；

所述电源层3、控温层2和应用层1均设置在所述装置内壳14中；

所述装置外壳13的外壁上设有显示屏12，所述显示屏12与所述控温层2 相连；所述应用层1内设置有感温元件6，所述感温元件6与所述显示屏12相连。

本实用新型制作原理简单，操作简便，装置整体为金属结构，坚固耐用，不易破坏。使用时提前布置，在土壤含水率标定时提前将导管式温湿度传感器固定于装置中间预留孔并使其牢固可靠。

下面结合附图以及实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例

本实施例提供一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，如图1所示，包括应用层1、控温层2、电源层3、变径装置4、蓄电池5、感温元件6、环形加热管7、制冷装置8、预留孔9、液压支架10、穿线孔11、显示屏12、装置外壳13、装置内壳14、电路板15、刻度线16和盖体17；其中，如图2和图3所示，变径装置4包括磁铁4-1和变径装置侧壁4-2；盖体17包括太阳能板17- 1和预留孔17-2。

应用层1与导管式温湿度传感器紧密衔接而保证含水率标定试验的正常进行，应用层1中间的孔径应略大于导管式温湿度传感器外径，应用层1中安置变径装置4，如图2所示，变径装置4包括变径装置侧壁4-1和磁铁4-2，其整体展开为长方体，经过弯曲后可形成圆筒状，并在一定范围内布置有磁铁4-2，本实施例中，在变径装置侧壁4-1的上下两端分别布置一块磁铁4-2，通过改变变径装置侧壁4-1以及磁铁4-2的弯曲程度以调整变径装置4直径的大小，以便稳定吸附在应用层1的内孔中。应用层1上方相连接的是盖体17，盖体示意图见图3，盖体17与应用层1顶部紧密连接，可保证温度变化对传感器测试数据影响的试验正常进行；另外，盖体1包括太阳能板17-1，可为电源层3上的蓄电池5持续充电续航；盖体17上还设有预留孔17-2，预留孔17-2与变径装置4所形成的圆筒直径接近，用于将导管式温湿度传感器18插入并进行固定；应用层1下方分别是控温层2与电路层3；电路层3中的蓄电池5可以通过穿线孔11分别连接控温层2中的环形加热管7和制冷装置8，用以供给用电。同时，盖体17中的太阳能板17-1可以设置与蓄电池5连接线，可以保证该标定装置连续使用，且可以减少用电量，具有环保作用。

下面结合图1、图4和图5解释该装置的具体用法，在土壤含水率进行标定时，先将导管式温湿度传感器18穿过装置中间预留孔9并在传感器安装位置19处固定稳定，然后将变径装置4按照一定的直径安置在装置应用层1。

进一步的，将需要标定的土壤采集后，进行风干碾碎过筛，随后将该土按照计划的含水率与干密度进行配置并装入此装置应用层1中的变径装置4中进行数据测试。

进一步的，由于导管式温湿度传感器测试范围可能不同，为了对传感器测试数据进行准确标定，变径装置4可以通过磁铁4-1之间相互吸附弯曲成不同直径，如每次增加1公分半径，依次扩大变径装置中装入土的范围，对比不同直径范围时导管式温湿度传感器所测得的数据，当在D1、D2(D2＞D1)直径时所测得数据相差不大时，可以认为该导管式温湿度传感器对土壤的有效横向测试范围为D1。

进一步的，导管式温湿度传感器纵向测试数据感应范围可以通过应用层1 中的刻度线16来量测装入的土样高度H对导管式温湿度传感器的纵向感应范围进行测试，同理，当导管式温湿度传感器在土样高度H1和H2测试数据相差很小时，可以确定该传感器的有效纵向测试范围为H1。

进一步的，传感器有效测试范围确定后，保证变径装置4直径不变，将待标定的一定含水率与密度的土壤装入应用层1变径装置4内，进行传感器测试数据分层标定。

进一步的，通过调节装置液压支架10使应用层沿传感器长度方向上下移动，一般导管式温湿度传感器为4个深度，通过调节液压支架10可以实现对导管式温湿度传感器的分层标定工作，同时在标定中应保证传感器与应用层中土壤紧密接触。

进一步的，应用层土壤装填完成后，在冻融试验中考虑温度变化对传感器测试数据影响时，应保证盖体17紧密扣于应用层1上，保证应用层1与盖体 17之间土壤温度恒温。温度变化可通过装置显示屏12按钮调节控温层2中的环形加热管7和制冷装置8分别进行控制。

进一步的，显示屏12上的按钮可以对装置温度进行调节，且装置显示屏12 可以通过应用层1中的感温元件6对装置内温度实时监测显示，用以监测土壤冻融循环实验中的温度值，并且可在其中安置信息储存系统以记录温度变化过程。

本实施例提供的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，可分层标定出土的含水率，也可对导管式温湿度传感器的层层精度进行校准，同时可保证导管式温湿度传感器在冻融循环试验中测试数据的精准度。本装置结构简单且制作方便，通用性强，具有较高的推广应用价值。

尽管以上结合附图与实施例对本实用新型的实施方案进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，包括壳体；

所述壳体内由下至上依次设置有电源层(3)、控温层(2)和应用层(1)；

所述应用层(1)内插设有变径装置(4)，所述变径装置(4)用于固定导管式温湿度传感器(18)；

所述控温层(2)用于温度控制，能够制热和制冷；

所述电源层(3)用于为所述控温层(2)提供电源；

所述壳体顶部设置有盖体(17)。

2.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，控温层(2)包括环形加热管(7)和制冷装置(8)，所述环形加热管(7)和所述制冷装置(8)分别与所述电源层(3)相连。

3.根据权利要求2所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述电源层(3)包括蓄电池(5)，所述蓄电池(5)分别通过电路板(15)与所述环形加热管(7)和所述制冷装置(8)相连。

4.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，控温层(2)侧壁上开设有通风孔，所述通风孔上设置有防尘网。

5.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述变径装置(4)为圆筒状结构，包括磁铁(4-1)和变径装置侧壁(4-2)，所述变径装置侧壁(4-2)上下两端分别连接一块磁铁(4-1)；

所述变径装置(4)的直径的大小能够通过改变所述变径装置侧壁(4-2)以及所述磁铁(4-1)的弯曲程度进行调整。

6.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述盖体(17)与所述应用层(1)的顶部紧密连接；

所述盖体(17)包括太阳能板(17-1)和预留孔(17-2)，所述太阳能板(17-1)与所述电源层(3)相连，所述预留孔(17-2)用于插入导管式温湿度传感器(18)。

7.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，应用层(1)的内壁上设置有刻度线(16)。

8.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述壳体的底部设置有液压支架(10)。

9.根据权利要求1所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述壳体为金属结构，包括装置外壳(13)以及设置在所述装置外壳(13)内部的装置内壳(14)；

所述电源层(3)、控温层(2)和应用层(1)均设置在所述装置内壳(14)中；

所述装置外壳(13)的外壁上设有显示屏(12)，所述显示屏(12)与所述控温层(2)相连。

10.根据权利要求9所述的一种导管式温湿度传感器标定使用的装置，其特征在于，所述应用层(1)内设置有感温元件(6)，所述感温元件(6)与所述显示屏(12)相连。

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