一种智能渗透系数测试仪

1.本发明涉及系数测试技术领域，具体为一种智能渗透系数测试仪。


背景技术：

2.渗透系数是多孔介质渗透速度计算式中的经验系数，也是表示土壤或有缝隙岩石透水性大小的参数。一般渗透过程服从达西(darcy)定律，即渗透速度与渗流的水力坡降成线性关系，其比数k就是渗透系数，以米/(24小时)或厘米/秒计。
3.现有的渗透系数测试方法均存在一定的缺陷，目前的技术现状主要有三种；一种是量筒秒表的方式，其按照国标测量的要求有一定高度的恒定水压测定渗透系数，该装置结构简单，通过在透明桶侧面设置带有溢水口来控制液位的恒定水压高度，控制简单，计量采用量筒测量的方式，时间采用人工秒表的形式，其测量复杂，水位和计量都存在误差较大。第二种是控制液位的恒定水压高度，其通过设置一非接触感应开关吸附在测量筒外侧，但该种方法由于吸附不稳定，恒定水压不易恒定，其计量直接采用流量计实现，测量误差较大。其时间虽然采用了自动控制，克服了人工秒表的形式，实现了智能控制，但也存在水位和计量误差较大的缺点。第三种是计量采用电子秤称重的方式，但透过被测试材料的渗透水滴带有重力的冲击，使得电子秤在受冲击条件下读数不稳定，测试的渗透系数误差较大。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于根据现有技术的上述缺陷，提供一种智能渗透系数测试仪，用以解决上述背景技术提出的测量复杂，水位和计量等误差较大的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种智能渗透系数测试仪，包括防护壳体，所述防护壳体内部的底端连接有储水槽，所述储水槽的顶部一侧设置有渗水测试箱，所述渗水测试箱的内部中部有渗水测试材料层，所述渗水测试材料层将渗水测试箱分隔成恒定水压高度测量腔和渗水腔，所述恒定水压高度测量腔的内部一侧设置有接触开关，所述恒定水压高度测量腔的内部另一侧设置有测量单管，所述测量单管的一端与水量分配器的一侧贯通连接，所述水量分配器的外侧设置有水量分配外壳，所述水量分配器的顶部设置有旋转水管；
7.所述水量分配器的顶部与测量供水管的一端贯通连接，所述测量供水管的另一端依次设置有流量计以及控制流量水阀；所述控制流量水阀的底端通过输送管与供水泵的出水口固定连接，所述供水泵的进水口通过输送管道与储水槽的内部贯通连接；
8.所述水量分配器的中央顶部固定连接有分水器旋转电机；分水器旋转电机顶部与旋转水管连接；
9.所述水量分配器被分割为n个大小相等的扇形区域，通过流量计的水通过旋转水管后被水量分配器均分成n等份。
10.进一步地，所述水量分配器的顶部一侧还设置有高精度流量传感器，所述测量供水管的一端连接在所述旋转水管中央。
11.进一步地，所述水量分配器的底端通过输送水管与回水泵的顶部固定连接，所述回水泵的底端通过输送水管与储水槽的内部贯通连接。
12.进一步地，所述控制流量水阀的内部设置有旋转叶，所述旋转叶的一侧设置有联轴器，所述联轴器的一端与步进电机的传动端固定连接，所述步进电机的一侧与防护壳体的一侧固定连接。
13.进一步地，所述防护壳体的一侧设置有控制屏。
14.进一步地，所述接触开关通过接触开关信号线与控制屏的一侧电性连接，所述供水泵通过供水泵线与控制屏的一侧电性连接，所述控制流量水阀通过流量调节信号线与控制屏电性连接。
15.进一步地，所述控制流量阀为控制流量针阀。
16.当水位低于接触开关时，接触开关通过接触开关信号线，通过控制屏控制步进电机经联轴器带动控制流量水阀向开大的方向旋转，流量逐渐增大，恒定水压高度测量腔内的水位逐渐上升；当水位达到接触开关时，接触开关通过接触开关信号线，通过控制屏控制步进电机经联轴器带动控制流量水阀向开小的方向旋转，水位又开始逐渐下降，这样就能使水位保持在恒定水压高度h，此时测量单管流出的流量就是渗透系数的大小，由于测量单管流出的水是通过水量分配器n等分后的1/n,流量计的总流量的误差也缩小了1/n,因此测量误差更小，精度增高。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.1)通过液位的恒定水压高度和传感器的液位传感，使得控制屏控制步进电机进行转动，步进电机转动带动联轴器转动，联轴器转动带动旋转叶进行转动，使得控制流量水阀内部的水进行输送，通过改变步进电机的转动速度控制流量，同时通过供水泵的输送控制流量的大小，直接通过高精度液位传感器，控制步进电机进行左右旋转，从而旋转叶转动控制水的流量，保持液位恒定在水压高度，使得测试的渗透系数精度高。
19.2)通过控制屏对步进电机进行控制转速，通过水量分配器配合供水泵对输送的水分进行分配，通过测试供水管将输送水分输入到恒定水压高度测量腔内部，便于液面接触接触开关，便于实验的正常进行，降低测试的渗透系数误差。
附图说明
20.图1为本发明结构示意图；
21.图2为本发明结构示意图之一；
22.图3为本发明储水槽结构示意图；
23.图4为本发明水量分配器结构示意图。
24.图中：1、防护壳体；101、储水槽；102、渗水测试箱；103、渗水测试材料层；1031、恒定水压高度测量腔；1032、渗水腔；104、接触开关；105、测量单管；106、水量分配器；2、水量分配外壳；201、分水器旋转电机；202、高精度流量传感器；203、测量供水管；204、流量计；205、控制流量水阀；2051、供水泵；2052、旋转叶；2053、联轴器；2054、步进电机；3、回水泵；4、控制屏；5、接触开关信号线；501、供水泵线；502、流量调节信号线；6、旋转水管。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种智能渗透系数测试仪，一种智能渗透系数测试仪，包括防护壳体1，防护壳体1内部的底端连接有储水槽101，储水槽101的顶部一侧设置有渗水测试箱102，渗水测试箱102的内部中部有渗水测试材料层103，渗水测试材料层103将渗水测试箱102分隔成恒定水压高度测量腔1031和渗水腔1032，恒定水压高度测量腔1031的内部一侧设置有接触开关104，恒定水压高度测量腔1031的内部另一侧设置有测量单管105，测量单管105的一端与水量分配器106的一侧贯通连接，水量分配器106的外侧设置有水量分配外壳2，水量分配器106的顶部设置有旋转水管6。
27.水量分配器106的顶部与测量供水管203的一端贯通连接，测量供水管203的另一端依次设置有流量计204以及控制流量水阀205。控制流量水阀205的底端通过输送管与供水泵2051的出水口固定连接，供水泵2051的进水口通过输送管道与储水槽101的内部贯通连接。水量分配器106的中央顶部固定连接有分水器旋转电机201。分水器旋转电机201顶部与旋转水管6连接。水量分配器106的底端通过输送水管与回水泵3的顶部固定连接，回水泵3的底端通过输送水管与储水槽101的内部贯通连接。控制流量水阀205的内部设置有旋转叶2052，旋转叶2052的一侧设置有联轴器2053，联轴器2053的一端与步进电机2054的传动端固定连接，步进电机2054的一侧与防护壳体1的一侧固定连接。水量分配器106的顶部一侧还设置有高精度流量传感器202，测量供水管203的一端连接在旋转水管6中央。接触开关104通过接触开关信号线5与控制屏4的一侧电性连接，供水泵2051通过供水泵线501与控制屏4的一侧电性连接，控制流量水阀205通过流量调节信号线502与控制屏4电性连接。
28.本实施例中，防护壳体1的一侧设置有控制屏4，控制流量阀205具体为控制流量针阀。
29.水量分配器106被分割为n个大小相等的扇形区域，通过流量计204的水通过旋转水管6后被水量分配器106均分成n等份。如原流量为w，用一个水流进行测量，得出的流量计的读数，除以n，则渗透系数数值为w/n，这里n取10，则最后渗透系数的值为0.1w，流量计通过这样改进后，误差减少，精度提高，改变了用秒表、尺子测量、量筒测量和人工计算带来的麻烦和误差，使得最后流量精度高，测试的渗透系数准确。
30.具体使用时，通过设置储水槽101便于对渗水测试箱102内部渗出的水分进行收集，通过设置渗水测试材料层103对水分进行渗出使用，同时恒定水压高度测量腔1031对渗水实验所使用，恒定水压高度测量腔1031内部的水分接触接触开关104时，通过高精度流量传感器202将信号传输到控制屏4，通过控制屏4对步进电机2054进行控制转速，通过设置的水量分配器106配合供水泵2051对输送的水分进行分配，通过测量供水管203将输送水分输入到恒定水压高度测量腔1031内部，便于液面接触接触开关104，便于实验的正常进行。
31.工作原理：当水位低于接触开关104时，接触开关104通过接触开关信号线5，通过控制屏4控制步进电机2054经联轴器2053带动控制流量水阀205向开大的方向旋转，流量逐渐增大，恒定水压高度测量腔1031内的水位逐渐上升。当水位达到接触开关104时，接触开
关104通过接触开关信号线5，通过控制屏4控制步进电机2054经联轴器2053带动控制流量水阀205向开小的方向旋转，水位又开始逐渐下降，这样就能使水位保持在恒定水压高度h，此时测量单管105流出的流量就是渗透系数的大小，由于测量单管105流出的水是通过水量分配器106n等分后的1/n,流量计204的总流量的误差也缩小了1/n,因此测量误差更小，精度增高。
32.本说明中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。