[發明專利]一種基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量方法

在審

• 申請號: 201610123745.6
• 申請日: 2016-03-05
• 公開（公告）號: CN105572183A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 石德全;裴立新;高桂麗;李大勇;陳志俊;康凱嬌;董靜薇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量方法，其特征在于一種基于純電阻 測量的濕型粘土砂含水量的測量方法通過下列步驟實現：

一、組裝基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量裝置：基于純電阻測量的濕型粘 土砂含水量的測量裝置，它由電阻水分傳感器（1）、信號調理單元（2）、激勵信號源（3）、A/D 轉換單元（4）、數據通信單元（5）和計算機（6）構成，其中電阻水分傳感器（1）的信號輸出端 與信號調理單元（2）的一個信號輸入端相連，激勵信號源（3）的激勵信號輸出端與信號調理 單元（2）的另一個信號輸入端相連、同時與A/D轉換單元（4）的一個信號采集輸入端相連，信 號調理單元（2）的信號輸出端與A/D轉換單元（4）的另一個信號采集輸入端相連，A/D轉換單 元（4）的信號輸出端與數據通信單元（5）的信號輸入端相連，數據通信單元（5）的信號輸出 端與計算機（7）的信號輸入端相連；

二、組裝由電阻水分傳感器（1）、信號調理單元（2）、激勵信號源（3）組成的電壓測量電 路：由電阻水分傳感器（1）、信號調理單元（2）、激勵信號源（3）組成的電壓測量電路，它包括 放大器A、平衡電阻R₀、反饋電阻R_f、濕型粘土砂電阻R_x、濕型粘土砂電容C_x和正弦波激勵信 號源U_i，其中放大器A的反相輸入端與反饋電阻R_f的一端相連、同時與濕型粘土砂電阻R_x和 濕型粘土砂電容C_x的一端相連，放大器A的輸出端與反饋電阻R_f的另一端相連，放大器A的同 相輸入端與平衡電阻R₀的一端相連，平衡電阻R₀的另一端與正弦波激勵信號源U_i的一端相 連，正弦波激勵信號源U_i的另一端與濕型粘土砂電阻R_x和濕型粘土砂電容C_x的另一端相、同 時接地，放大器A的輸出端輸出電壓U₀和正弦波激勵信號源U_i接A/D轉換單元（4）；

三、利用測量裝置和電壓測量電路測量濕型粘土砂的電阻和含水量：將電阻水分傳感 器1插入被測濕型粘土砂中，激勵信號源3產生正弦波激勵信號U_i=U_imsin(ωt)，在正弦波激 勵信號U_i的初始相位為0的時刻，A/D轉換單元（4）對放大器A的輸出端輸出電壓U₀=a₀cos(ω t+φ)采樣n次，得到采樣序列U₀(n)，并通過數據通信單元（5）送至計算機（6），計算機（6）對 采樣序列U₀(n)進行FFT變換，提取并對基波分量進行實部和虛部分離，得到實部分量 對應著，由公式求得濕型粘土砂的電阻 ，再通過已有的濕型粘土砂電阻R_x與含水量之間的 關系，即可求得濕型粘土砂的含水量；

其中步驟二所述的反饋電阻R_f的電阻溫度系數小于0.2ppm/℃；

步驟三中所述的采樣次數n為2的整數次冪，以便于進行FFT變換。

2.根據權利要求1所述的一種基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量方法，其特 征在于，步驟一和步驟三中所述的A/D轉換單元（4）的采樣頻率不低于160kHz。

3.根據權利要求1所述的一種基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量方法，其特 征在于，步驟二中所述的反饋電阻Rf的取值為100kΩ。

4.根據權利要求1所述的一種基于純電阻測量的濕型粘土砂含水量的測量方法，其特 征在于，所述的正弦波激勵信號源U_i的頻率取值為10kHz。