8受挤压而堵塞，影响测量效果，垂直管8需预留一段长度，大概10-20cm，防止地下水在水压力作用下进入腔室7与弹簧接触，使弹簧锈蚀影响测量的准确性，同时在垂直管8底部端头用透水膜10包裹，防止土颗粒进入垂直管8内引起堵塞。导线9在地表的接头应用塑料带或其他防水材料包裹，以防雨天淋湿使导线锈蚀影响观测结果。
[0035]在各项工作均做好后，先用阻抗测量仪测得在土层某一深度处的平行板电容器2的容抗4。
[0036]Xr=I/{2 nfO)(I)
[0037]C= ￡S/(i nkd)(2)
[0038]式(I)中:4代表平行板电容器容抗，单位为A /代表交流电频率，一般为50 Hz'C代表平行板电容器电容，单位为F。
[0039]式(2)中:q代表真空中介电常数，f P 8.86*10G代表相对介电常数；f代表空气中的介电常数，空气中G= ^0=I ;5代表平行板电容器的两平行板正对面积，单位为nf'左代表静电力常量，取9.0*10 9N.mVd1' ο代表两极板间距，单位为?。
[0040]由式(I)、式(2)得:
[0041]ε XcS八2k) (3)
[0042]通过测出在土层某一深度处对应平行板电容器2的阻抗4的值，根据式(3)计算得两极板的初始间距d0。
[0043]开始抽真空后，对处于地下水水位以上的本实用新型，受抽真空影响，腔室7收缩，密闭腔室6膨胀，平行板电容器2负极板受拉，位移向下；对处于地下水水位以下的本实用新型，由于地下水水位降低，腔室7所受压力减小，逐渐膨胀使得负极板向上运动，负极板的上下运动导致两极板的间距产生变化，根据此原理，测出抽真空之后的阻抗4的值，并结合式(3)计算得出两极板间距4则有:
[0044]Δ d= d0~d\ (4)
[0045]则可求得真空压力:
[0046]d(5)
[0047]I^F/S(6)
[0048]K=Ak0(7)
[0049]式(4)中:Λ M表抽真空前后两极板间距差，单位为m。
[0050]式(5)中#代表弹簧所受压力值，单位为N 代表弹簧组的整体劲度系数，单位为 N/m。
[0051]式(6)中代表真空压力值，单位为Pa ;5代表平行板正对面积，单位为m'
[0052]式(7)中:先代表单个弹簧的劲度系数，单位为N/m。
[0053]在每次测量后应将导线9对接，中和两极板的电荷。原因是在每次观测后断开导线9时，两极板上的电荷不能瞬间消失，若不小心触碰到导线9两端则会引起触电事故，出于工程的安全考虑，测量后应将导线两端对接。
[0054]本实用新型具有以下有益效果:
[0055](I)采用导线9代替传统方法采用的真空管，将土层中的真空压力转为电信号输出，可避免气体压力在真空管中的沿程损失，且导线9中信号的传递在土层中不受土压力的影响，可提高测量精度，能够更为准确的研宄真空压力在土层中的传递规律。
[0056](2)用阻抗测量仪代替传统的真空表观测真空压力，减少了使用真空表的费用或是在工程中真空表受施工因素破坏或受锈蚀而破坏而产生的费用，在一定程度上降低工程造价。
[0057](3)阻抗测量仪通过显示器显示的是纯数字，且阻抗测量仪可将测量值自动储存在仪器存储器里，可以通过与计算机连接输出到计算机表格，操作方便，减少读数时的误差。
[0058]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:包括:设置于盒体(I)内的平行板电容器(2)，所述平行板电容器(2)的正极板上表面通过固定条(3)固定于所述盒体(I)的顶端，所述平行板电容器(2)的负极板下表面通过弹力条(4)固定于所述盒体(I)的底端，所述负极板的下表面设置有用于密闭连接所述负极板及所述盒体(I)底端的波纹管(5)，所述波纹管(5)将所述盒体(I)划分为两个腔室，分别为位于波纹管(5)外部的密闭腔室(6)和位于所述波纹管(5)内部的腔室(7)，所述盒体(I)的底端及腔室(7)均与垂直管(8)相连通；导线(9)分别与所述平行板电容器(2)的正极板和负极板相连后穿过所述盒体(I)并与检测装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述检测装置包括阻抗测量仪。
3.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述导线(9)在所述盒体(I)上的引出口处设置有防止漏气的密封环；所述导线(9)在地表的接头用防水材料包裹。
4.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述弹力条(4)包括弹簧，所述弹簧均匀分布于所述负极板的四个角；所述弹簧位于所述波纹管(5)内部；所述负极板的下表面涂有绝缘层。
5.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述固定条(3)包括绝缘橡胶塑料条。
6.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述波纹管(5)为上下向可伸缩结构。
7.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述垂直管(8)的底端包覆有透水膜(10)。
8.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述垂直管(8)的长度为10~20cm，所述垂直管(8)与所述盒体(I)的中心相连接，所述垂直管(8)的材质包括硬塑。
9.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述盒体(I)的材质包括塑料，所述盒体(I)为密封盒。
10.根据权利要求1所述的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于:所述平行板电容器(2)位于所述盒体(I)的中心位置。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，其特征在于：包括：设置于盒体（1）内的平行板电容器（2），所述平行板电容器（2）的正极板上表面通过固定条（3）固定于所述盒体（1）的顶端，所述平行板电容器（2）的负极板下表面通过弹力条（4）固定于所述盒体（1）的底端，所述负极板的下表面设置有用于密闭连接所述负极板及所述盒体（1）底端的波纹管（5），导线（9）分别与所述平行板电容器（2）的正极板和负极板相连后穿过所述盒体（1）并与检测装置相连。本实用新型提供的一种基于平行板电容器测真空压力的观测装置，测量值精确，读数准确且真实可靠，造价低，适合广泛推广应用。
【IPC分类】G01L21-00
【公开号】CN204389100
【申请号】CN201520013311
【发明人】吴跃东, 陈文伟, 刘国冲
【申请人】河海大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月8日