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专利号: 2018109888558
申请人: 衡阳师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种动态测量土壤孔隙率的方法,其特征在于:包括采样过程和测量计算过程,S1、采样过程:利用通过螺纹连接有环刀手柄1-1、体积为V的钢制环刀1-2,切割自然状态的土壤,使土样充满其中;不可左右摇动,以使土壤自然结构不被破坏,直到环刀1-2全部压入土中;然后用小铲将环刀1-2从土中挖出,取下环刀手柄1-1,并用小刀仔细沿环刀1-2两端边缘修整削平,切除多余的土壤;

修整完成后,将取好样的环刀1-2上端盖上滤膜5,下端盖上密封盖6,然后再通过螺纹连接环刀手柄1-1组成土壤切割装置1,土壤切割装置1通过气路管道7与测氡仪3和气泵2连接,组成一个闭环气路测量装置;

S2、测量计算过程:

启动气泵2,将测量系统内氡混合均匀,考虑泄漏和反扩散效应,测量系统中氡浓度的变化规律如下:式中,V1是采样土壤的体积;V3是测量装置气路及测氡仪内空间总体积;C(t)为时间为t时测量系统内的氡浓度,单位为Bq·m-3;λe为有效衰变常数,包含氡的衰变常数,泄漏系数及反扩散系数;

式(1)的解为:

式中a是任意常数;

测氡仪以T为测量周期,T为2-20分钟;测量n个测量周期,n大于等于3;每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值;

式中,m为常数,m的值采用下述任意一种算法计算得出:

算法1:利用第一个测量周期的值,反推得到式(2)中a的值,然后利用n个测量周期的值对式(2)进行非线性拟合,得到 的值m;

算法2:直接利用n个测量周期的值对式(2)进行非线性拟合,得到 的值m;

停止气泵2,在测量装置气路中添加一个体积为V4的空腔,启动气泵2,将氡混合均匀,此时测量装置内氡浓度的变化规律为:式中a是任意常数;

测氡仪以T为测量周期,T为2-20分钟;测量n个测量周期,n大于等于3;每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值;

式中,k为常数,k的值采用下述任意一种算法计算得出:

算法1:利用第一个测量周期的值,反推得到式(4)中a的值,然后利用n个测量周期的值对式(4)进行非线性拟合,得到 的值k;

算法2:直接利用n个测量周期的值对式(5)进行非线性拟合,得到 的值k;

将相关参数代入式(3)、式(5)求解,就可以得到土壤孔隙率η。

2.一种动态测量土壤孔隙率的装置,其特征在于:所述测量装置为闭环气路装置,其由土壤切割装置、密封盖、气泵及测氡仪通过气路管道连接后组成;

所述的土壤切割装置由环刀手柄、环刀组成,所述环刀手柄的一端设有环形开口腔,所述环形开口腔的端口设有台阶孔,所述台阶孔的端口设有与所述环刀连接的内螺纹,所述环形开口腔的底部中心设有中心孔,所述环刀手柄的另一端焊接有一根与中心孔相通的直通管,所述直通管的另一端焊接有一根一端封闭一端开口的直管手柄,所述直管手柄上的排气孔与直通管的内孔相通;所述环刀的一端设有刀口,所述环刀的另一端设有与所述环刀手柄连接的外螺纹;所述直管手柄排气孔通过气路管道与所述气泵的一端连接,所述气泵的另一端通过气路管道与所述测氡仪的一端连接,所述测氡仪的另一端通过气路管道与所述密封盖连接。

3.根据权利要求2所述的动态测量土壤孔隙率的装置,其特征在于:所述密封盖中心设有中心孔,中心孔焊接有直通管,直通管通过气路管道与测氡仪连接,密封盖盖在环刀有刀口的一端。

4.根据权利要求2的动态测量土壤孔隙率的装置,其特征在于:所述密封盖带有密封垫。

5.根据权利要求2的动态测量土壤孔隙率的装置,其特征在于:所述外螺纹不高于环刀外表面。

6.根据权利要求2的动态测量土壤孔隙率的装置,其特征在于:所述环刀手柄与环刀连接处为一斜面。