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原文传递非饱和冻土基质势的测量系统与测量方法

专利名称：	非饱和冻土基质势的测量系统与测量方法
摘要：	本发明公开了一种非饱和冻土基质势的测量系统与测量方法，系统包括检测头、温控装置、光学测量模块和数据处理模块；检测头包括外套、温度传感器、液态水过滤板和透光镜片，外套的两端均为开口，液态水过滤板连接于外套的外端以防止液态水进入外套内，透光镜片连接于外套内、沿外套长度方向布置，一对温度传感器分别连接于外套的外端外、关于透光镜片对称布置；温控装置与透光镜片相连用于调控透光镜片的温度；光学测量模块包括红外线发射器、红外线接收器，两者对正设置于外套的内壁、分置于透光镜片的两侧；数据处理模块与光学测量模块电性连接用于监测信号脉冲的变化。现场测量，消除模拟误差；利用光学元件排除低温环境的影响。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	梁思皓;罗豪良;滕继东;张升;盛岱超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910067847.4
公开号：	CN109813866A
代理机构：	长沙永星专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	邓淑红
分类号：	G01N33/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：它包括检测头、温控装置、光学测量模块和数据处理模块；检测头包括外套、温度传感器、液态水过滤板和透光镜片，外套的两端均为开口，液态水过滤板连接于外套的外端以防止液态水进入外套内，透光镜片连接于外套内、沿外套长度方向布置，一对温度传感器分别连接于外套的外端外、关于透光镜片对称布置；温控装置与透光镜片相连用于调控透光镜片的温度；光学测量模块包括红外线发射器、红外线接收器，红外线发射器和红外线接收器对正设置于外套的内壁、分置于透光镜片的两侧；数据处理模块与光学测量模块电性连接用于监测信号脉冲的变化。 2.如权利要求1所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述外套为圆柱形套体，其外端端部对称布置有一对装配孔。 3.如权利要求2所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述温度传感器为安装于装配孔内带负温的温度计。 4.如权利要求2所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述液态水过滤板包括外板和内衬，外板为固接于外套外端的圆板，内衬为粘接于外板内侧的防水透气膜。 5.如权利要求2所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述外套的内端设有封板，所述透光镜片为PC镜片，透光镜片沿外套的轴向中心布置、位于液态水过滤板与封板之间。 6.如权利要求5所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述温控装置采用电子温控器，其温度检测元件为铂电阻温度传感器，铂电阻温度传感器设置于所述封板的内侧与透光镜片接触以调控透光镜片的温度。 7.如权利要求1所述的非饱和冻土基质势的测量系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据采集仪和电脑。 8.一种非饱和冻土基质势的测量方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-7中任意一项所述的测量系统为工具，包括以下步骤：步骤一、将检测头的温度传感器端插入冻土地基中，静止8—12分钟，直至温度传感器的温度数值达到稳定时,读取一对温度传感器测得的温度，分记为T1,T2,取环境温度为步骤二、启动温控装置，调节透光镜片的温度至与环境温度相等；步骤三、静止5-10分钟，至红外线接收器的信号达到稳定，记录红外线接收器所连电脑上的信号强度值；步骤四、启动温控装置，控制透光镜片的温度降低，直至此时红外线接收器所连的电脑收到的信号强度值为步骤三的信号强度值的93％-96％，此时认为透光镜片上出现水珠或冰晶，记录该时刻的温度T0；步骤五、分别求出饱和蒸汽压P和透光镜片上出现水珠或冰晶时的实时蒸汽压P0，步骤六、通过饱和蒸汽压和实时蒸汽压求出该土层处的基质势其中ua为总的空气压力，uw为总的水压，vw为液态水的偏摩尔体积，R为气体常数，T为绝对温度。
所属类别：	发明专利