[發(fā)明專利]一種原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610686950.3
• 申請(qǐng)日: 2016-08-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107765091A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉靖波;史哲;劉冰;楊曉東;于興成;張平;肖雪;李帥;寧遼逸;劉金源;張如玉;李革;林劍峰;王鏑;修策;張爽瑩;任兆龍;劉曉光;李建華;吳學(xué)鋒;潘進(jìn);雷雨;徐強(qiáng)勝;鞠頌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01R27/02
• 分類號(hào): G01R27/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及土壤腐蝕性檢測(cè)與分析領(lǐng)域，具體為一種原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，適用于石油、石化、電力、建筑等領(lǐng)域中土壤原位電阻率分析。

背景技術(shù)

土壤是一種由固、液、氣三相物質(zhì)組成混合物，由土壤顆粒組成的固體骨架中充滿著空氣、水和不同的鹽類。土壤中有水分和能進(jìn)行離子導(dǎo)電的鹽類的存在，使土壤具有電解質(zhì)溶液的特征，因而金屬在土壤中將可以發(fā)生電化學(xué)腐蝕，土壤電阻率是土壤腐蝕性的重要因素。

接地電阻值是石油石化、電力、建筑等領(lǐng)域中埋地設(shè)施防腐蝕設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)和主要技術(shù)指標(biāo)，土壤電阻率的變化直接關(guān)系到接地設(shè)施的安全運(yùn)行。實(shí)際工作中，電阻率測(cè)試偏小或偏大，不但會(huì)造成不必要的設(shè)計(jì)資源浪費(fèi)，而且可能造成接地設(shè)備工作狀態(tài)不良，降低設(shè)備使用年限，如何簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確地測(cè)量接地電阻是長(zhǎng)期困擾各領(lǐng)域工程師的一大難題。

土壤是一個(gè)不均勻的三相體系，土壤膠體帶有電荷，土壤溶液中常含有電解質(zhì)，因此可把土壤視為多價(jià)電解質(zhì)。土壤在外加電場(chǎng)的作用下，會(huì)發(fā)生導(dǎo)電現(xiàn)象。土壤電阻率和土壤電導(dǎo)率一樣均是土壤導(dǎo)電能力的指標(biāo)，一般土壤腐蝕性與土壤電阻率呈反相關(guān)。

通常認(rèn)為，土壤表觀電導(dǎo)(Eca)由兩部分組成，一個(gè)是液相表觀電導(dǎo)(Ecb)，另一個(gè)是表面表觀電導(dǎo)(Ecs)，前者由液相中離子導(dǎo)電，后者由固相中離子導(dǎo)電(主要指土壤顆粒表面交換性離子)。

土壤表觀電導(dǎo)為：Eca＝Ecb+Ecs，Ecb與以下幾個(gè)因素有關(guān)：土壤溶液實(shí)際電導(dǎo)率Ecw、土壤含水率H、土壤幾何因素T，上式可以寫(xiě)成：Eca＝Ecw·H·T+Ecs。所以，土壤含水量、含鹽量、土壤質(zhì)地等卻將影響到Eca的變化。

土壤含水量對(duì)電阻率(電導(dǎo)的倒數(shù))的影響不是單調(diào)變化的，當(dāng)土壤含水率未飽和時(shí)，土壤電阻率隨含水量的增加而減小；當(dāng)達(dá)到飽和時(shí)，由于土壤孔隙中的空氣被水所填滿，含水量再增加時(shí)，因?yàn)橄♂屝?yīng)，電阻率有所增加。

土壤含鹽量也是影響電阻率的一個(gè)因素，一般土壤含鹽量較低，當(dāng)土壤中的含鹽量增加時(shí)，其電阻率明顯降低。

土壤質(zhì)地是影響電阻率的另一個(gè)重要因素，土壤質(zhì)地也稱機(jī)械組成(即由砂粒、粉粒、粘粒組成，土壤的礦物顆粒大小，以及有機(jī)質(zhì)組合的比例)，含粘粒比例高的土壤的電阻率低，含砂粒比較大、比例又高的土壤的電阻率高。

另外，土壤的松緊度、有機(jī)質(zhì)含量等均對(duì)土壤的電阻率產(chǎn)生影響。由此可見(jiàn)，土壤電阻率是反映某些土壤理化性質(zhì)的一個(gè)綜合指標(biāo)。國(guó)外大量實(shí)驗(yàn)表明，土壤電阻率是影響地下金屬構(gòu)件腐蝕的一個(gè)重要因素。因此，測(cè)量土壤的電阻率是了解土壤腐蝕性的重要參數(shù)。

影響土壤電阻率的參數(shù)眾多，目前測(cè)量土壤電阻率的方法有很多，主要有野外交流四極法、土壤盒測(cè)量法、土壤杖測(cè)量法等等。其中，野外交流四極法的測(cè)量范圍較大，通常代表土壤表面到測(cè)量深度土壤的平均電阻率，因此測(cè)量結(jié)果會(huì)受到土壤分層及地面植被的影響。土壤盒測(cè)量法測(cè)試適用于實(shí)驗(yàn)室取樣測(cè)量，需要將土壤擾動(dòng)較大，其測(cè)量結(jié)果受取樣狀態(tài)及測(cè)試時(shí)間影響較大，通常測(cè)量結(jié)果誤差較大。土壤杖測(cè)量法通常電極間距離較小，且電極面積也較小，容易受到土壤中石塊、植物根系等影響，因此其測(cè)量結(jié)果重現(xiàn)性較差。

目前，土壤電阻率測(cè)試方法均有較大的局限性，且容易受到土壤不均勻性、土壤擾動(dòng)等因素的干擾，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量待測(cè)土層的電阻率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤待測(cè)土層電阻率非擾動(dòng)狀態(tài)下的準(zhǔn)確測(cè)量，用于原狀土壤取樣，并真實(shí)反映取樣位置土壤電阻率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，該裝置包括：上蓋、絕緣筒體、測(cè)量電極、下蓋，具體結(jié)構(gòu)如下：

上蓋與下蓋上下相對(duì)設(shè)置，上蓋與下蓋之間設(shè)置絕緣筒體，絕緣筒體內(nèi)壁對(duì)置鑲嵌不銹鋼測(cè)量電極。

所述的原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，絕緣筒體的底部邊緣為刀鋒狀。

所述的原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，不銹鋼測(cè)量電極背后焊接圓柱形接線柱，并從絕緣筒體側(cè)面引出連至測(cè)量?jī)x器。

所述的原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，上蓋為方形，上蓋中間開(kāi)設(shè)O型圈槽，O型圈槽中嵌入O型圈，上蓋通過(guò)O型圈與絕緣筒體頂部密封；下蓋為方形，下蓋中間開(kāi)設(shè)O型圈槽，O型圈槽中嵌入O型圈，下蓋通過(guò)O型圈與絕緣筒體底部密封。

所述的原位土壤取樣電阻率測(cè)量裝置，上蓋的四個(gè)角開(kāi)設(shè)固定孔，下蓋的四個(gè)角開(kāi)設(shè)固定孔，上蓋的固定孔與下蓋的固定孔相對(duì)應(yīng)，上蓋與下蓋相對(duì)應(yīng)的固定孔之間通過(guò)雙頭螺桿和螺絲連接，通過(guò)上蓋與下蓋使絕緣筒體密封。