试纸型便携式测土壤含水率装置的制作方法

本发明涉及地质勘查领域，具体涉及用于测量含水率，尤其是快速测量不同深度处地层的含水率的装置。

背景技术：

含水率是土的三相基本物理指标之一，且对土壤的物理力学性质影响十分明显，其数值的准确度对确定土体物理力学性质有着非常重要的意义。其数值可以在实验室内测量得到，也可以在施工现场直接测量。

含水率的测量方法分为烘干法、酒精燃烧法、比重法、实容积法等等。其中烘干法和酒精燃烧法运用较广，但由于采集的土样需到在实验室进行测定，因此测定步骤较多、时间较长，且会有一定的误差。为了快速获得结果，可进行现场测量，这样测试结果与实际值较接近，同时可快速得到试验结果。

公开号为103592248A的中国专利公开了一种土壤含水率的比色测定方法。该方法包括0.1～30g/L六水氯化钴的有机溶液、吸光度—土壤含水率标准曲线。测量土壤含水率时将0.1～30g/L六水氯化钴的有机溶液浸提待测土壤样品，除去固体物质，得待测溶液的吸光度，将所测吸光度带入已建立的吸光度—土壤含水率标准曲线方程，求得对应的土壤含水率。

公开号为103837501B的中国专利公开了一种污泥含水率的分析方法。该方法包括光源信号发射器、光学检测器。测量污泥含水率时使用光源向被测污泥发出特定波长的光源信号，同时使用光学检测器在检测信号与光源信号成规定的反射角度位置收集检测污泥反射的光源信号，通过接收光波信号对比，确定污泥的含水率。

公开号为104407021A的中国专利公开了一种土壤含水率测量装置。该设备包括电源、传感器探头、保护电阻和数据采集仪。测量含水率时需在现场将传感器探头放至指定位置，测量该位置电阻率，经过数据采集仪采集测量数据，不同的电阻率会造成不同的测量电压，最后通过电压—含水率曲线测得对应含水率。

已有的测量装置多是通过现场取样，再通过实验室烘干法测得土体含水率。尤其在需要测定不同深度的含水率时，需要进行多份取样，不但会对原有土体结构造成破坏，而且工作效率较低，不能够满足实际快速得到结果的要求。

技术实现要素：

为解决现有的含水率测量方法的缺陷，本发明的目的在于提供一种快速测量不同深度处地层含水率的装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种试纸型便携式测土壤含水率装置，其特征在于：包括依次连接的伸缩杆、探头与桩头，所述的伸缩杆、探头内部中空与所述的桩头构成工作腔室，所述的工作腔室成气密闭，所述的伸缩杆端部设有抽气装置；

所述的抽气装置包括气密闭的空腔、贯穿空腔上端面的抽气杆和活塞板，所述抽气杆与活塞板固定连接，所述活塞板与所述的空腔内壁紧密配合；

所述的伸缩杆与探头连接的一端设有伸缩装置，所述的伸缩装置由前后相互套接的若干级中空杆组成，所述的中空杆之间气密闭连接；

所述的探头从上到下依次为上段、中段，下段三部分，所述的中段长度不长于下段长度、所述的下段长度不长于所述的上段的长度，所述的中段开设有竖条状测试孔呈栅栏式排布，相邻的测试孔之间的栅栏内壁设有导轨；所述的导轨在所述的上段、下段都分别设有导轨延伸段，所述的探头内装有测试管，所述的测试管由测试管外筒与测试管内筒嵌套组成，所述的测试管外筒上设有凸条，所述凸条与所述的导轨相配合可上下滑动；所述的测试管外筒从上到下分为封闭段和检测段，所述的检测段相邻的凸条之间镂空设计，所述的检测段的长度与所述的中段的长度相匹配，所述的检测段的长度不超过所述的封闭段的长度，所述测试管外筒与测试管内筒之间可铺设试纸；

所述的工作腔室内安装有提升机构，所述的提升机构一端可活动地连接在所述的伸缩杆上，另一端固定在所述的测试管上；所述的测试管远离提升机构的一端通过复位弹簧与所述的探头连接。

进一步，所述的提升机构一端固定在所述伸缩杆上抽气装置与伸缩装置之间的位置，所述提升机构包括安装轴、辊与固定在辊上拉绳及与辊固定连接的摇杆构成，所述的安装轴固定在所述的伸缩杆上，所述的摇杆布置在所述的伸缩杆外壁上。

进一步，所述试纸的安装高度大于测试管外筒检测段的高度。

再进一步，所述试纸的安装高度与所述的测试管等高。

进一步，所述中空杆的长度受限于所述的摇杆的位置。

进一步，所述相邻的中空杆可通过螺纹连接。

进一步，所述中空杆、探头及桩头均由不锈钢制成。

进一步，所述活塞板由橡胶制成。

进一步，所述伸缩杆与探头、探头和桩头之间均呈可拆卸的连接。

再进一步，所述伸缩杆与探头、探头和桩头之间均通过螺纹结构连接。

利用本发明所述的一种试纸型便携式测土壤含水率装置测定土壤含水率的方法为：

工作时，将抽气杆推入空腔的最底端，转动摇杆，使测试管封闭区与与探头中段重合，形成密闭空间。根据所测深度调整伸缩杆杆长，利用静压法一次性插入到所测深度；再次转动摇杆，使测试管中的测试区与探头中段重合，然后缓缓拉动抽气杆，使活塞板到达顶部；静置一段时间，松开摇杆，使测试管封闭区与探头中段重合再次形成密闭空间；将装置提出并进行拆卸，取出测试试纸；用比色卡与经测试后的试纸进行对比，确定对应含水率；调节杆节，改伸缩杆的长度，重复上述步骤测量不同深度的土壤含水率根据，最后可分别得到各深度处含水率ω₁、ω₂、…ω_n。

本发明的有益效果在于：本发明装置的探头仅在待测区工作，不易受污染，测得结果精准；使用时操作简便，可实时快速测得含水率，各部分零件通过螺纹结构连接，不使用时便于拆卸，方便携带。

附图说明

图1是装置整体图。

图2是桩头结构图。

图3是探头结构图。

图4是探头中段结构剖面图。

图5是测试管结构图

图6是测试管俯视图。

图7是伸缩杆结构图。

图8是抽气装置剖面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图中，1.桩头，2.复位弹簧，3.测试孔，4.栅栏，5.导轨，6.探头，7.测试管，8.凸条，9.试纸，10.伸缩杆，11.中空杆，12.安装轴，13.摇杆、14.辊、15.空腔，16.抽气杆，17.活塞板。

一种试纸型便携式测土壤含水率装置，其特征在于：包括依次连接的伸缩杆10、探头6与桩头1，所述的伸缩杆10、探头内部中空与所述的桩头构成工作腔室，所述的工作腔室成气密闭，所述的伸缩杆10端部设有抽气装置。

所述的抽气装置包括气密闭的空腔15、贯穿空腔上端面的抽气杆16和活塞板17，所述抽气杆16与活塞板17固定连接，所述活塞板17与所述的空腔15内壁紧密配合。

所述的伸缩杆10与探头6连接的一端设有伸缩装置，所述的伸缩装置由前后相互套接的若干级中空杆11组成，所述的中空杆11之间气密闭连接。

所述的探头6从上到下依次为上段、中段，下段三部分，所述的中段长度不长于下段长度、所述的下段长度不长于所述的上段的长度，所述的中段开设有竖条状测试孔3呈栅栏式排布，相邻的测试孔之间的栅栏4内壁设有导轨5；所述的导轨5在所述的上段、下段都分别设有导轨延伸段，所述的探头6内装有测试管7，所述的测试管7由测试管外筒与测试管内筒嵌套组成，所述的测试管7外筒上设有凸条8，所述凸条8与所述的导轨5相配合可上下滑动；所述的测试管7从上到下分为封闭段和检测段，所述的检测段相邻的凸条8之间镂空设计，所述的检测段的长度与所述的中段的长度相匹配，所述的检测段的长度不超过所述的封闭段的长度，所述测试管外筒与测试管内筒之间可铺设试纸9。

所述的工作腔室内安装有提升机构，所述的提升机构一端可活动地连接在所述的伸缩杆10上，另一端固定在所述的测试管7上；所述的测试管7远离提升机构的一端通过复位弹簧2与所述的探头6连接。

进一步，所述的提升机构一端固定在所述伸缩杆10上抽气装置与伸缩装置之间的位置，所述提升机构包括安装轴12、辊14与固定在辊14上拉绳及与辊固定连接的摇杆13构成，所述的安装轴12固定在所述的伸缩杆10上，所述的摇杆13布置在所述的伸缩杆10外壁上。

所述试纸的安装高度与测试管7等高。

所述中空杆11的长度受限于所述的摇杆13的位置。

所述相邻的中空杆11可通过螺纹连接。

所述中空杆11、探头6及桩头1均由不锈钢制成。所述活塞板17由橡胶制成。

所伸缩杆10与探头6、探头6和桩头1均呈可拆卸的连接。

所伸缩杆10与探头6、探头6和桩头1均通过螺纹结构连接。

使用装置测定土壤含水率时，将抽气杆16推入空腔15的最底端，转动摇杆13，使测试管7封闭区与与探头中段重合，形成密闭空间。根据所测深度调整伸缩杆10杆长，利用静压法一次性插入到所测深度；再次转动摇杆13，使测试管7中的测试区与探头6中段重合，然后缓缓拉动抽气杆16，使活塞板17到达顶部；静置一段时间，松开摇杆13，使测试管7封闭区与探头6中段重合再次形成密闭空间；将装置提出并进行拆卸，取出试纸9；用比色卡与经测试后的试纸9进行对比，确定对应含水率；调节杆节，改变伸缩杆10的长度，重复上述步骤测量不同深度的土壤含水率，最后可分别得到各深度处含水率ω₁、ω₂、…ω_n。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明专利所举的较佳的实施例，本专利的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本专利的基础上所作的等同替代或变换，均在本专利的保护范围之内。本专利的保护范围以权利要求书为准。