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原文传递一种基于介电常数的土性原位测试系统及方法

专利名称：	一种基于介电常数的土性原位测试系统及方法
摘要：	本发明提供一种基于介电常数的土性原位测试系统及方法，包括原位测试装置、数据处理装置以及推送机构，原位测试装置包括并排布设的第一采样测量仪和第二采样测量仪，第一采样测量仪包括第一采样筒、第一电极对、第一计算装置、加热装置、第一中心锥，第二采样测量仪包括第二采样筒、第二电极对、第二计算装置、第二中心锥，通过获取原位测试装置插入目标测试土壤的插入深度，在原位测试装置满足预设土性测试条件时，控制加热装置处于非加热状态，并获取第一电极对对应的电容值和第二电极对对应的电容值，根据电容值确定原位测试装置对应的当前位置处的土壤孔隙率，本发明能够实现原位测试土壤孔隙率与含水率，并且测试精度高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湖南省交通规划勘察设计院有限公司
发明人：	胡惠华;张鹏;李厚培;龚道平
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-28T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202311265074.3
公开号：	CN116990357A
代理机构：	长沙知行亦创知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李旺
分类号：	G01N27/22;G01N15/08;G;G01;G01N;G01N27;G01N15;G01N27/22;G01N15/08
申请人地址：	410000 湖南省长沙市望城区月亮岛路一段598号
主权项：	1.一种基于介电常数的土性原位测试系统，其特征在于，包括原位测试装置、数据处理装置以及用于将所述原位测试装置推入土壤的推送机构，所述原位测试装置和所述数据处理装置电连接；其中，所述原位测试装置包括沿水平方向并排布设的第一采样测量仪和第二采样测量仪；其中，所述第一采样测量仪包括第一采样筒、第一电极对、自上至下依次连接且设于所述第一采样筒内的第一计算装置、加热装置以及第一中心锥，所述第一电极对包括两块沿所述第一采样筒的径向相对布设且连接在所述第一采样筒的内壁的第一电极，所述第一电极与所述第一计算装置电连接，所述第一计算装置与所述第一采样筒连接，所述加热装置设于两个所述第一电极之间并与所述第一电极的高度相匹配，所述第一中心锥低于所述第一电极对；所述第二采样测量仪包括第二采样筒、第二电极对、自上至下依次连接且设于所述第二采样筒内的第二计算装置和第二中心锥，所述第二电极对包括两块沿所述第二采样筒的径向相对布设且连接在所述第二采样筒的内壁的第二电极，所述第二电极与所述第二计算装置电连接，所述第二计算装置与所述第二采样筒连接，所述第二中心锥低于所述第二电极对。 2.一种基于介电常数的土性原位测试方法，应用于权利要求1所述的基于介电常数的土性原位测试系统，其特征在于，包括步骤： S1，获取所述原位测试装置插入目标测试土壤的插入深度，根据所述插入深度判断所述原位测试装置是否满足预设土性测试条件； S2，在所述原位测试装置满足预设土性测试条件时，控制所述加热装置处于非加热状态，并获取所述第一电极对对应的电容值，以及获取所述第二电极对对应的电容值/>； S3，根据所述电容值确定所述原位测试装置对应的当前位置处的土壤孔隙率/>； S4，根据所述电容值确定所述原位测试装置对应的当前位置处的土壤含水率/>。 3.根据权利要求2所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括步骤：采用公式，确定所述原位测试装置对应的当前位置处的土壤孔隙率/>；其中，/>为上一次标定位孔隙率，/>为当前位置的电容读数，/>为上一次标定位电容读数，/>、/>、/>为拟合参数。 4.根据权利要求2所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括步骤：采用公式，确定所述原位测试装置对应的当前位置处的土壤含水率/>；其中，/>为上一次标定位含水量，/>为当前位置电容读数，为上一次标定位电容读数，/>、/>、/>为拟合参数。 5.根据权利要求2所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括步骤： S11，在所述原位测试装置不满足预设土性测试条件时，根据所述插入深度判断所述原位测试装置是否满足预设标定条件； S12，在所述原位测试装置满足预设标定条件时，控制所述加热装置通电，并持续加热预设时长； S13，在所述预设时长结束的第一时间节点，获取所述第一电极对对应的节点电容值，以及获取第二电极对对应的节点电容值/>； S14，采用公式，确定当前时刻k对应的节点土壤孔隙率/>；其中，/>、/>、/>、/>为计算关联式常数； S15，根据公式，确定当前时刻k对应的节点土壤含水率/>；其中，/>、/>、/>为计算关联式常数。 6.根据权利要求5所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S12之后还包括步骤： S121，获取在所述预设时长内所述第一电极对对应的实时电容值，根据所述实时电容值确定土壤电容实时变化曲线； S122，获取水蒸气压力传感器检测得到的实时压力值，根据所述实时压力值确定原位水压实时变化曲线；其中，所述水蒸气压力传感器与所述加热装置对应设置，且与所述第一采样筒的内壁连接； S123，获取温度传感器检测得到的实时温度值，根据所述实时温度值确定原位温度实时变化曲线； S124，根据所述土壤电容实时变化曲线、所述原位水压实时变化曲线以及所述原位温度实时变化曲线确定在所述预设时长内的实时土壤孔隙率和实时土壤含水率。 7.根据权利要求5所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S121中的所述土壤电容实时变化曲线具体为：其中，为第一电极对对应的实时电容值，/>为时间，/>、/>、/>、/>为拟合参数。 8.根据权利要求5所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S122中的原位水压实时变化曲线具体为：其中，水蒸气压力传感器检测得到的实时压力值，/>为时间，/>、/>、/>、/>为拟合参数。 9.根据权利要求5所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S123中的原位温度实时变化曲线具体为：其中，为温度传感器检测得到的实时温度值，/>为时间，/>、/>、/>为拟合参数。 10.根据权利要求2所述的基于介电常数的土性原位测试方法，其特征在于，所述步骤S1之后还包括步骤：在所述原位测试装置不满足预设土性测试条件时，根据所述插入深度判断所述原位测试装置是否满足预设结束测试条件；在所述原位测试装置满足预设结束测试条件时，执行预设的结束指令。
所属类别：	发明专利