专利名称：土壤孔隙水电导率多点自动监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用电磁波反射的检测装置，尤其是涉及一种土壤孔隙水电导 率多点自动监测装置。
技术背景目前，在污染土壤防治措施方面，人们更关注工程修复、生物修复、物理 化学修复、动电修复等技术措施，对土壤污染的监测没有给予足够重视，工程 上对于土壤的污染测试方法多为室内测试，监测污染的仪器局限于室内试验采 用的复杂的测试仪器(惠普网络分析仪、惠普阻抗分析仪)，缺点是l:试样准备 较困难、需要长时间的室内实验，2、无法进行现场实时监测。另外，对于现阶段的土体污染测试仪，能够在现场测出土体中重金属离子 的含量，但是它无法实现测试现场的多点测试与长时间监测。 发明内容本发明的目的在于提供一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，通过监测土体内孔隙水电导率E"来衡量土体的污染程度。本发明采用的技术方案如下本发明的n个结构相同的传感器分别经同轴电缆通过BNC接头与同轴多路 器相连接，同轴多路器经电磁波激发、接受器与PC机连接；所述的每个传感器 包括同轴电缆外导体、同轴电缆内导体、环氧树脂盒、第一测试探针，第二测 试探针和第三测试探针；第二测试探针与同轴电缆内导体相连；第一测试探针， 第三测试探针等距分布在第二测试探针的两侧，第一测试探针、第三测试探针 均与同轴电缆外导体相连，连接点均置于环氧树脂盒中。本发明具有的有益效果是通过监测土体内孔隙水电导率EC。来衡量土体的污染程度。能够实现现场 土体内孔隙水电导率ECffl的快速测试以及土体孔隙水电导率的多点遥控监测与 长时间监测，尤其是能够在卫生填埋场中高腐蚀条件下实现长时间监测。
图l是现场测试装置原理图。图2是自制三针探头结构示意图。图3是TDR方法测试电导率和介电常数图。图4是土体参数标定图。图中1PC机，2、电磁波激发接受器，3、同轴多路器，4、同轴电缆，5、 传感器，5.1、同轴电缆外导体，5.2、同轴电缆内导体，5.3、环氧树脂盒，5.4 测试探针A、 TDR波形中传感器的第一个反射点B、 TDR波形中传感器的第二 个反射点具体实施方式
如图1、图2所示，本发明的土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，n个 结构相同的传感器5分别经同轴电缆4通过BNC接头与同轴多路器3相连接， 同轴多路器3经电磁波激发、接受器2与PC机1连接；所述的每个传感器5包 括同轴电缆外导体5.1、同轴电缆内导体5.2、环氧树脂盒5.3、第一测试探针5.4， 第二测试探针5.5和第三测试探针5.6;第二测试探针5.5与同轴电缆内导体5.2 相连；第一测试探针5.4，第三测试探针5.6等距分布在第二测试探针5.5的两 侧，第一测试探针5.4、第三测试探针5.6均与同轴电缆外导体5.2相连，连接 点均置于环氧树脂盒5.3中。所述的第一测试探针5.4、第三测试探针5.6与第二测试探针5.5相隔距离 均为25-30mm。所述的第一测试探针5.4，第二测试探针5.5和第三测试探针5.6直径应相 同，为8-10mm，测试探针下端10mm段均为圆锥状。 所述的n结构相同的传感器5为n^512个。所述的电磁波激发、接受器2、同轴多路器3均为美国Campbell Scientific 公司的产品TDRIOO。所述的同轴电缆3为型号RG58A/U的同轴电缆。 本发明的工作过程如下现场测试时在PC机上运行TDR100的测试软件，设置测试起始点与采集频 率，开始采集测试波形。对于每一个测试波形可以求得土体表观电导率￡Cfl= 1/M(2R/F,1),其中F,是测试波形起始处电压值，F/是测试波形稳定处的相对电 压值，如图3所示。M为探头常数，由实验室通过标定得到。标定方法是在 25度室温下，用这个探头测试已知电导率的溶液的TDR波形，得到K、 K的值， 然后由上式反算出探头常数M值。同时也可以求得探针间土体的介电常数尺。=(VXt/2Lp) 2，其中t为传播 时间由测试波形得到，为TDR波形中传感器的第一个反射点与第二个反射点之 间的距离(如图3所示)。V为光在真空中传播的速度，Lp为探头测试段长度，由室内标定得到。标定方法是在25度室温下，用这个探头测试已知介电常数的去离子水的TDR波形，从测试波形中得到d直，然后由上式反算出探头常数 K。值。那么土体的孔隙水电导率￡(^为-式中，《。是土体的介电常数，^C。是土体的电导率，有上述TDR测试波形 计算得到。。是土体的含水量，Pw是水的密度，Pd是土体的干密度，4为土体的 颗粒比重，则根据现场土的性质由室内实验得到。a、 b为曲线V^./V^—o)的线性拟合的斜率与截距，如图4 (a)所示、c、 d为曲线V^:.A^d—。的线性拟合的斜率与截距，如图4 (b)所示，f和g为曲 线7^ — V^的线性拟合的斜率与截距，如图4 (c)所示。它们与现场土体的 电学性质有关，由室内标定得到，标定方法如下取需要要测试的原状土若干，取适量的土样加入一定量的去离子水，制备成 一定密实度的均匀试样，然后记录该试样的体积和质量，用TDR测试仪测试其介电常数和电导率，用烘干法测试其含水量。将试验结果绘成v^:./vPd—co、V^A/A一w和V^一V^图，如图4所示。对图中的数据进行线性拟合，线性拟合的斜率和截距分布是土体参数a、 b、 c、 d、 f、 g。
权利要求
1、一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特征在于n个结构相同的传感器(5)分别经同轴电缆(4)通过BNC接头与同轴多路器(3)相连接，同轴多路器(3)经电磁波激发、接受器(2)与PC机(1)连接；所述的每个传感器(5)包括同轴电缆外导体(5.1)、同轴电缆内导体(5.2)、环氧树脂盒(5.3)、第一测试探针(5.4)，第二测试探针(5.5)和第三测试探针(5.6)；第二测试探针(5.5)与同轴电缆内导体(5.2)相连；第一测试探针(5.4)，第三测试探针(5.6)等距分布在第二测试探针(5.5)的两侧，第一测试探针(5.4)、第三测试探针(5.6)均与同轴电缆外导体(5.2)相连，连接点均置于环氧树脂盒(5.3)中。
2、 根据权利要求l所述的一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特 征在于所述的第一测试探针(5.4)、第三测试探针(5.6)与第二测试探针(5.5) 相隔距离均为25 30mm。
3、 根据权利要求l所述的一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特 征在于所述的第一测试探针(5.4)，第二测试探针(5.5)和第三测试探针(5.6) 直径应相同，为8-10mm，测试探针下端10mm段均为圆锥状。
4、 根据权利要求l所述的一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特 征在于所述的n结构相同的传感器(5)为nS512个。
5、 根据权利要求l所述的一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特 征在于所述的电磁波激发、接受器(2)、同轴多路器(3)均为美国Campbell Scientific公司的产品TDRIOO。
6、 根据权利要求l所述的一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置，其特 征在于所述的同轴电缆(3)为型号RG58A/U的同轴电缆。
全文摘要
本发明公开了一种土壤孔隙水电导率多点自动监测装置。n个结构相同的传感器分别经同轴电缆通过BNC接头与同轴多路器相连接，同轴多路器经电磁波激发、接受器与PC机连接；所述的每个传感器包括同轴电缆外导体、同轴电缆内导体、环氧树脂盒、第一测试探针，第二测试探针和第三测试探针；第二测试探针与同轴电缆内导体相连；第一测试探针，第三测试探针等距分布在第二测试探针的两侧，第一测试探针、第三测试探针均与同轴电缆外导体相连，连接点均置于环氧树脂盒中。通过PC软件监测土体内孔隙水电导率EC<sub>ω</sub>来衡量土体的污染程度，尤其是能够在卫生填埋场中高腐蚀条件下实现长时间监测。它测试快速、方便、自动化程度高，能够长期遥控多点监测。
文档编号G01N27/04GK101216444SQ20081005918
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者王进学, 伟 许, 陈云敏, 陈仁朋 申请人:浙江大学