[實用新型]一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置

有效

• 申請號: 201820745616.5
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN208188025U
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 發明（設計）人: 龔哲;楊衛星;彭定新;和禮紅
• 申請（專利權）人: 武漢市政工程設計研究院有限責任公司
• 主分類號: G01N25/18
• 分類號: G01N25/18
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立;馮瑛琪

本實用新型涉及一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置，包括紅外熱成像儀、干燥箱、恒溫加熱板、電子秤、多孔陶瓷板、濕度計和真空泵；多孔陶瓷板將所述干燥箱分成上、下兩層，干燥箱的下層內放置有飽和鹽溶液，干燥箱的上層的一側面上開設有窗口，且窗口中密封鑲嵌有透紅外玻璃；干燥箱的上層內放置有電子秤，電子秤上放置有恒溫加熱板；濕度計設置在干燥箱內；紅外熱成像儀設置在干燥箱外，并透過透紅外玻璃與放置在恒溫加熱板上的非飽和土體試樣相對。本實用新型既可以保證不接觸非飽和土體試樣，避免對非飽和土體試樣的熱傳遞產生干擾，又可以得到非飽和土體試樣表面的全場溫度。

技術領域

本實用新型涉及涉及非飽和土導熱系數的測量裝置，具體涉及一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置。

背景技術

土體導熱系數是研究垃圾填埋場土障、地源熱泵、高放核廢料地質封存、直埋電纜散熱等巖土工程多場耦合問題中的重要熱物性參數。上述工程中的土體通常為非飽和狀態，且含水率通常處于不斷演化的過程中，測量不同飽和度下的土體的導熱系數是一項十分重要的課題。

土體的導熱系數測量可以采用瞬態法和穩態法兩種方法，試驗的核心問題是溫度的測量，常規的方法是采用熱探針法進行測量，如常用的雙針熱脈沖方法(DPHP)。雙針熱脈沖方法是在接觸狀態下測量溫度，會因為熱探針接觸被測目標而影響土體的溫度分布，而且熱探針法只能測得若干測點的溫度，影響測量精度。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置，可以實現在非接觸狀態下測量土體的全場溫度分布，提高測量精度。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置，包括紅外熱成像儀、干燥箱、恒溫加熱板、電子秤、多孔陶瓷板、濕度計和真空泵；所述多孔陶瓷板將所述干燥箱分成上、下兩層，所述干燥箱的下層內放置有飽和鹽溶液，所述干燥箱的上層的一側面上開設有窗口，且所述窗口中密封鑲嵌有透紅外玻璃；所述干燥箱的上層內放置有所述電子秤，所述電子秤上放置有所述恒溫加熱板；所述濕度計設置在所述干燥箱內；所述真空泵設置在所述干燥箱外，并通過管道與所述干燥箱連通；所述紅外熱成像儀設置在所述干燥箱外，并透過所述透紅外玻璃與放置在所述恒溫加熱板上的非飽和土體試樣相對。

本實用新型的有益效果是：本實用新型一種采用紅外熱成像方法測量非飽和土導熱系數的裝置利用干燥箱內的飽和鹽溶液控制非飽和土體試樣的飽和度的同時，利用非飽和土體試樣底部的恒溫加熱板加熱，以瞬態法測得非飽和土體試樣在不同飽和度下的導熱系數；同時，紅外熱成像儀測量非飽和土體試樣溫度，既可以保證不接觸非飽和土體試樣，避免對非飽和土體試樣的熱傳遞產生干擾，又可以得到非飽和土體試樣表面的全場溫度；另外，干燥箱內的空氣大多被真空泵抽出，極大地減少了溫度測量過程中非飽和土體試樣表面與空氣的對流傳熱，保證了導熱系數測量的精度。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，所述電子秤上還設有一面開口的絕熱盒，且所述絕熱盒開口的一面正對所述透紅外玻璃，所述恒溫加熱板和位于所述恒溫加熱板上的所述所述非飽和土體試樣放置在所述絕熱盒內，并被所述絕熱盒包裹。

采用上述進一步方案的有益效果是：絕熱盒的設置，可以最大程度的避免非飽和土體試樣溫度受到除了恒溫加熱板外的其他外界條件的影響，提高測量精度。

進一步，所述非飽和土體試樣為長方體型結構。

進一步，所述飽和鹽溶液的溶質為氯化鋰、醋酸鉀、溴化鈉、氯化銅、氯化鈉、硫酸銨和硫酸鉀中的任一種。

采用上述進一步方案的有益效果是：飽和鹽溶液的溶質選擇氯化鋰、醋酸鉀、溴化鈉、氯化銅、氯化鈉、硫酸銨、硫酸鉀等控制的相對濕度隨溫度變化不大的鹽溶液。

進一步，所述管道上還設有閥門。