[发明专利]一种用于土柱试验的TDR测试装置及使用方法

权利要求书

1.一种用于土柱试验的TDR测试装置，主要包括TDR传感器土样筒(1)、通道选择器(8)、TDR测试议(9)和计算机(10)，其特征在于，所述TDR传感器土样筒(1)设有示踪剂溶液流入端口(2)和示踪剂溶液流出端口(3)，示踪剂溶液流入端口(2)下方设有示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)，示踪剂溶液流入端口(3)上方设有示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)，示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)、示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)分别通过电缆(6)、电缆(7)与通道选择器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)包括3个探针(11、12、13)，示踪剂溶液流出端TDR传感器TDR传感器5包括3个探针(14、15、16)。

3.根据权利要求2所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)及示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)的个数分别为1。

4.根据权利要求2所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)及示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)的个数分别为2，2个TDR传感器垂直排列。

5.根据权利要求2所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述示踪剂溶液流入端TDR传感器(4)及示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)的个数分别为3，3个TDR传感器互相夹角120度。

6.根据权利要求2所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述探针(11、12、13、14、15、16)的材料均为不锈钢。

7.根据权利要求1所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述示踪剂溶液流入端口2和示踪剂溶液流出端口3之间的TDR传感器大于2层。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于土柱试验的TDR测试装置，其特征在于，所述TDR传感器土样筒的材料为有机玻璃。

9.一种权利要求1-8所述的用于土柱试验的TDR测试装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.土壤按照实验要求装入TDR传感器土样筒(1)后，首先从示踪剂溶液流入端口(2)注入去离子水使土样饱和，此时示踪剂溶液流入端TDR传感器4通过探针(11、12、13)发射并接收反射信号，通过电缆(6)输入通道选择器(8)，通道选择器(8)把反射信号传递给TDR测试仪(9)获得反射波形，然后输入到计算机(10)中，计算机(10)根据式Z_min＝Z_T，min-Z_cable、Z_T，min＝Z₀(1+ρ_min)/(1-ρ_min)、ρ_min＝(V_min-V₀)/V₀运算得到土样的Z_min值并存储等待进一步运算；

B.然后从示踪剂溶液流入端口(2)注入示踪剂溶液，示踪剂溶液从上往下流动，逐渐从示踪剂溶液流出端口(3)流出，随着时刻t的增加，示踪剂溶液流出端口(3)的示踪剂溶液浓度逐渐增大，此时示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)通过探针(14、15、16)发射并接收反射信号，通过连接示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)的电缆(7)输入通道选择器(8)，通道选择器(8)把反射信号传递给TDR测试仪(9)获得反射波形，然后输入到计算机(10)中，计算机(10)根据式Z_t＝Z_T，t-Z_cable、Z_T，t＝Z₀(1+ρ_t)/(1-ρ_t)、ρ_t＝(V_t-V₀)/V₀运算得到土样的Z_t值并存储等待进一步运算；

C.随着示踪剂溶液从上往下流动，示踪剂溶液流出端口(3)的示踪剂溶液浓度达到最大值并趋于稳定，示踪剂溶液流出端口(3)的示踪剂溶液浓度不断变化，此时示踪剂溶液流出端TDR传感器(5)通过探针(14、15、16)发射并接收反射信号，通过连接传感器5的电缆7输入通道选择器(8)，通道选择器(8)把反射信号传递给TDR测试仪(9)获得反射波形，然后输入到计算机(10)中，计算机(10)根据式Z_max＝Z_T，max-Z_cable、Z_T，max＝Z₀(1+ρ_max)/(1-ρ_max)、ρ_max＝(V_max-V₀)/V₀运算得到土样的Z_max值并存储等待进一步运算；

D.计算机(10)利用存储的Z_min、Z_max、Z_t，根据式便可以计算任意t时刻TDR传感器土样筒(1)出口截面示踪剂溶液的相对浓度，进一步画出穿透曲线。