[實用新型]用于室內柱狀土層給水度的自動測定系統

有效

• 申請號: 201320280633.3
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN203376238U
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 呂華芳;叢振濤;楊漢波;雷慧閩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本實用新型屬地下水測試裝置范圍，特別涉及一種用于室內柱狀土層給水度的自動測定系統。

背景技術

土層給水度μ是土壤釋水和儲水性能的一個重要指標，地下水發生單位水頭下降時，從單位體積V的土壤中可以釋放出來的水的體積Q，叫做土壤的給水度μ=Q/V，它是地下水資源量分析計算中最重要的參數之一，能否客觀地認識它的變化規律及正確地估算它的值，是直接關系到水資源量估算可靠與否的關鍵，給水度的測定在水文水資源方向的教學與科研中必不可少。目前傳統的室內測定方法一般采用人工測定的方式，用馬氏瓶等供水裝置將一定高度的土體飽和，再用溢水裝置將飽和土樣中的水逐層退出儲存，再用滴定管（或量筒）測出退水量。土層給水特征受到地下水位埋深、土層結構等因素的影響，得到一條完整精確的土層給水度曲線，土體的高度需要在2米左右，根據土體性質不同，數據點在20-40個左右，每個數據點的測定一般耗時8-48小時左右。人工進行測定，存在操作不方便、看守耗時、測量精度低、數據不易保存、無法實時監控等缺點。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對人工進行測定，存在操作不方便、看守耗時、讀數精度低、數據不易保存、無法實時監控等缺點，提供一種用于室內柱狀土層給水度的自動測定系統，其特征在于，在底座10上分別固定水柱2、位移傳感器4的固定端、升降電機7、鐵架11和絲杠12底端；絲杠12的頂端固定在鐵架11頂梁上；升降電機7通過聯軸器、齒輪與絲杠12連接；土柱1分為上下兩段，下段的下端通過法蘭與水柱2連接；升降臺14與絲杠12通過螺紋連接；位移傳感器4的移動端與升降臺14連接；三通補溢水器3包括內筒與外筒兩部分，固定在升降臺14上；三通補溢水器3內筒頂部設有通氣孔13，底部通過軟管接入進出水電磁閥8，并與水柱2下部連接；外筒下部安裝有溢水液位傳感器5，底部安裝有排水電磁閥6；水柱2下部安裝水柱液位傳感器9；PLC可編程控制器15和觸摸屏16安裝于焊接在鐵架11側面上的控制機箱17中。

所述土柱1由有機玻璃制成，用來盛放實驗土樣，其中上段土柱上下均無底，通過法蘭與下段土柱連接，下段土柱底部粘接著均勻鉆有0.5cm直徑小孔的底板，底板上鋪有濾紙，從而防止土樣裝填、飽和、釋水過程中土體的流逝。

所述水柱為有機玻璃制成，實驗過程中始終充滿水。

所述通氣孔13用膠塞固定插入到三通補溢水器3的內筒中，可根據需要進行插拔。

所述三通補溢水器3固定在升降臺14上，隨著升降臺14上下運動，既是土體飽水過程中的供水裝置，又是釋水過程中的儲水、測量裝置。

所述位移傳感器4、溢水液位傳感器5、排水電磁閥6、升降電機7、進出水電磁閥8和水柱液位傳感器9均通過電纜線與PLC可編程控制器15連接。

所述PLC可編程控制器15通過MPI/PPI通訊電纜與觸摸屏16連接，二者通過變量鏈接，實現同步操作顯示；通過觸摸屏16人機界面軟件的二次開發，實現飽水與釋水兩個測定過程的自動監控，實驗數據的采集存儲、分析處理、顯示及歷史查詢功能。

本實用新型的有益效果是作為教學儀器在使學生更好地理解給水度概念及影響因素的同時，對自動測定儀器設備以及自動測控系統的實現有一個全面的了解與認識，拓寬學生的知識面。在科研中，系統利用測量液位的方式代替了傳統測定儀器中測量體積（或重量）的方式，在提高測量精度的同時，由于測量方式的轉變，在機械管路方面實現了將供水裝置與溢水裝置合二為一，使測定系統在簡潔性、完整性上有所提升。配合位移傳感器、電動機、電磁閥、液位傳感器等控制元件的控制采集設計，實現了土體飽水與釋水兩個測定過程的自動化處理；可進行多種設定情況下土層給水度機理的研究。系統適用于與土壤有關領域（如農業、土壤環境、水資源）的土層給水度的測試工作中，具有較廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是室內柱狀土層給水度自動測定系統的結構示意圖。

具體實施方式

本實用新型提供一種用于室內柱狀土層給水度的自動測定系統

,下面結合附圖,實施例對本發明進一步予以說明。