[發明專利]便攜式積雪含水率測試儀及其測試方法

在審

• 申請號: 202010036161.1
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111103321A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 巫錫勇;文洪;廖昕;范展寧;張清全;向世誼;邊瑞;徐正宣;王棟;王哲威;謝榮強
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發明提供便攜式積雪含水率測試儀及其測試方法，第一恒溫槽內壁設有第一隔熱裝置，第一隔熱裝置底部設有第一溫度傳感器，第一恒溫槽頂部設有進水口，內部設有第一攪拌棒；第二恒溫槽內壁設有第二隔熱裝置；第二隔熱裝置底部設有第二溫度傳感器，第二恒溫槽頂部設有進雪口，內部設有第二攪拌棒。本發明采用理想溶液量熱法測量積雪內的液體水含量，通過測量雪樣品完全融化在液體理想溶液過程中的溫差，來計算雪內的液體水含量，這樣可以解決凍結量熱法存在的熱傳遞問題。該方法具有精確性高、野外測量速度快、設備輕便容易操作、計算簡潔等優點。

技術領域

本發明屬于冰雪測量技術領域，具體涉及一便攜式積雪含水率測試儀及其測試方法。

背景技術

積雪含水率是一種積雪基本物理量，研究積雪含水率對積雪區域水量平衡研究、融雪徑流模擬、雪崩預報、斜坡失穩和建筑物雪荷載計算均有重要意義。青藏高原等高海拔、高緯度地區冰雪量大，特別是川藏公路、川藏鐵路沿線斜坡上的積雪內存在一定的液態水，通過融水滲透、反復凍融等作用，影響邊坡穩定。通過對雪層中液體水含量的測試，可以了解融水滲透對冰雪記錄的影響，能全面解釋冰雪內的環境信息，同時也是冰雪覆蓋區雪崩預告的一項重要參數。另外在冰川研究中應用某些微波技術時，例如測量積雪厚度或水當量，雪內含水量將影響到微波的傳播，所以測量雪含水量是冰雪研究的一項重要指標。

國外的測量方法有Jones應用凍結量熱法測試雪中的液體水含量，這種方法從理論上講比較準確，問題是固態積雪與冷凍介質之間不易進行熱量轉換，從而造成與實際情況不同的測量結果，并且需要一個高技術操作的儀器，工作起來比較復雜，野外測量速度也很慢。融化量熱法優點是可以連續從熱水向雪內傳送熱量，測量速度也比較快，但是Colbeck認為這種方法不夠準確。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供便攜式積雪含水率測試儀及其測試方法，提高測試準確度。

具體技術方案為：

便攜式積雪含水率測試儀，包括底板，底板上設有單片機主控制器、LCD顯示屏、電源、按鍵功能區，底板上方設有兩個恒溫槽，分別為第一恒溫槽和第二恒溫槽；

第一恒溫槽內壁設有第一隔熱裝置，第一隔熱裝置底部設有第一溫度傳感器，第一恒溫槽頂部設有進水口，內部設有第一攪拌棒，第一攪拌棒與第一電機連接；進水口設有第一蓋子；

第二恒溫槽內壁設有第二隔熱裝置；第二隔熱裝置底部設有第二溫度傳感器，第二恒溫槽頂部設有進雪口，內部設有第二攪拌棒，第二攪拌棒與第二電機連接；進雪口設有第二蓋子；

第一電機、第二電機、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器分別與單片機主控制器連接， LCD顯示屏與單片機主控制器連接顯示溫度。

便攜式積雪含水率測試儀的測試方法，包括以下步驟：

(1)將便攜式積雪含水率測試儀放置在在0℃環境下；分別從進水口、進雪口注入100g 理想溶液，通過第一溫度傳感器、第二溫度傳感器分別測得理想溶液的起始溫度記為To，測出溫度值顯示在LCD顯示屏上；

(2)將25g雪通過進雪口放入第二隔熱裝置中，并擰緊第二蓋子；將25g純凈水通過進水口進入第一隔熱裝置中，并擰緊第一蓋子；

(3)開啟第一攪拌棒、第二攪拌棒使溶液混合均勻；

(4)混合均勻后分別測25g積雪與理想溶液混合后溫度記為Ti，25g純凈水與理想溶液的混合后溫度記為Tw，通過積雪含水率Iw公式：Iw＝(To-Ti)/(Tw-Ti)計算出積雪含水率Iw，并顯示在LCD顯示屏上。