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原文传递一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法

专利名称：	一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法
摘要：	本发明公开了一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，按照如下步骤进行：步骤1：将加热型光缆埋入土体中的进行通电加热，根据线性热源测量土体的热阻系数ρ，然后提出温度特征值Tt，将Tt与土壤的体积含水率θ之间的一次线性函数；最后得出Tt与θ的经验模型；步骤2：建立毛细管模型，将毛细管模型结合经验模型结合来表述Tt与土壤电导率的关系，根据饱和土的电阻率ρsat与土壤电阻率ρs来建立基于土壤饱和度求土壤电导率的理论模型，然后将理论模型转换为θ与土壤电导率的关系，并与经验模型结合得到Tt与土壤电导率的公式(1)来测算土壤的电导率。本发明提高了电导率的测量精度。
专利类型：	发明专利
申请人：	西安理工大学
发明人：	雒亿平
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T10:00:00+0805
申请号：	CN201911347820.7
公开号：	CN110988045A
代理机构：	西安弘理专利事务所
代理人：	罗笛
分类号：	G01N27/04;G;G01;G01N;G01N27;G01N27/04
申请人地址：	710048 陕西省西安市碑林区金花南路5号
主权项：	1.一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，其特征在于，按照如下步骤进行：步骤1：将加热型光缆埋入土体中的进行通电加热，根据线性热源测量土体的热阻系数ρ，然后提出温度特征值Tt，将所述Tt与土壤的体积含水率θ之间的一次线性函数；最后得出Tt与θ的经验模型；步骤2：建立毛细管模型，将毛细管模型结合经验模型结合来表述Tt与土壤电导率的关系，根据饱和土的电阻率ρsat与土壤电阻率ρs来建立基于土壤饱和度求土壤电导率的理论模型，然后将所述理论模型转换为θ与土壤电导率的关系，并与所述经验模型结合得到Tt与土壤电导率的公式(1)来测算土壤的电导率：其中，Tt为温度特征值，ECa为土壤中体积电导率，EC0为土壤中体积电导率的界限值，对应土壤液限指标的电导率，k为常数，均可由试验测定B为经验参数。 2.根据权利要求1所述的一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，其特征在于，步骤1中，按照如下公式(2)提出所述温度特征值Tt：其中，T0为初始温度，q′为单位长度热源的加热功率，ρ为热阻系数，为时间区间[a,b]是关于时间的对数和，d为常数；所述一次线性函数为公式(3)： Tt＝k1θ+k2 公式(3)，其中，k1、k2为实验标定的常数；所述经验模型为如下公式(4)：其中，k1，k2，k3，k4，k5为可通过实验标定的常数，θ0为界限含水率。 3.根据权利要求2所述的一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，其特征在于，步骤1中，所述经验模型是按照通过在不同的土壤含水率θ下测定土壤的温度特征值Tt，利用最小二乘法回归计算Tt与θ之间的关系，并且将土壤的界限含水率θ0确定出来，将土壤分为干燥、潮湿两个阶段，并分别采用线性拟合与对数拟合对土壤的函数关系式进行标定。 4.根据权利要求1所述的一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，其特征在于，步骤2中，所述毛细管模型是利用微分化原理，将土壤的性质系数结合形成如下的公式(5)： ECa＝ECw(aθ2-bθ)+ECs 公式(5)，其中，ECa为土壤中体积电导率，ECs为土壤中表面电导率，ECw为土壤中介质水的电导率，a,b为待测常数；所述Tt与土壤电导率的关系如公式(6)：其中，EC0为土壤中体积电导率的界限值，对应土壤液限指标的电导率k1,k2,k3,k4,k5,k6为常数，均可由试验测定。 5.根据权利要求4所述的一种基于主动加热光纤法的土体电导率测定方法，其特征在于，步骤2中，所述理论模型为公式(7)：其中，Sr为土壤饱和度，B为经验参数，ρs为土壤电阻率，ρsat为土壤饱和电阻率。
所属类别：	发明专利