[发明专利]湿型砂含水量快速测量装置及基于装置的含水量获取方法

权利要求书

1.湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，包括数字示波器（1）、计算机（2）、高频任意波形发生器（3）、BNC三通接头（4）和（5）、专用探头（6）、湿型砂试样（7）、传输线（8）、（9）、（10）、（11）和（12），所述数字示波器（1）的信号输出端与计算机（2）的信号采集输入端电气连接，计算机（2）的控制信号输出端与高频任意波形发生器（3）的控制信号输入端电气连接，通过计算机（2）控制高频任意波形发生器（3）输出高频信号的波形和频率，高频任意波形发生器（3）的高频信号输出端通过传输线（8）与BNC三通接头（4）的高频信号输入端（4-1）电气连接，BNC三通接头（4）的一个高频信号输出端（4-2）通过传输线（9）与BNC三通接头（5）的高频信号输入端（5-1）电气连接，BNC三通接头（4）的另一个高频信号输出端（4-3）通过传输线（12）与数字示波器（1）的一个高频信号输入端（1-1电气连接，BNC三通接头（5）的一个高频信号输出端（5-2通过传输线（10）与专用探头（6）连接，BNC三通接头（5）的另一个高频信号输出端（5-3）通过传输线（11）与数字示波器（1）的另一个高频信号输入端（1-2）电气连接，专用探头（6）插入被测湿型砂试样（7）中。

2.根据权利要求1所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述高频任意波形发生器（3）发出的高频信号为100MHz的正弦波信号。

3.根据权利要求1所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述电传输线（8）、（9）、（10）、（11）和（12）为特征阻抗为50Ω的同轴传输线。

4.根据权利要求1所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述数字示波器（1）的采样速率不小于2.5GS/s。

5.根据权利要求1所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述的专用探头（6）它包括探头骨架（6-1）、四根探针（6-2）、（6-3）、（6-4）和（6-5）、铜环（6-6），所述的探针（6-2）垂直安装在探头骨架（6-1）的中心，所述的探针（6-3）、（6-4）和（6-5）垂直安装在探头骨架（6-1）的圆周上，所述的铜环（6-6）将三根探针（6-3）、（6-4）和（6-5）连接成一体，所述的探针（6-2）与同轴传输线（10）的中心导线电气连接，所述的铜环（6-6）与同轴传输线（10）的屏蔽导线电气连接。

6.根据权利要求5所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述的探头骨架（6-1）的材料为绝缘性能较好的聚四氟乙烯，所述的探针（6-2）、（6-3）、（6-4）和（6-5）的材料均304不锈钢，探针的末端均为尖角形。

7.根据权利要求5所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述的探针（6-3）、（6-4）（6-5）安装在以探针（6-2）为中心的直径为60mm的圆周上，并互成120°分布。

8.根据权利要求5所述的湿型砂含水量快速测量装置，其特征在于，所述的探针（6-2）、（6-3）、（6-4）和（6-5）的长度均为100mm，直径均为3mm。

9.基于权利要求1所述的湿型砂含水量快速测量装置的湿型砂含水量获取方法，其特征在于，它包括以下步骤：

将专用探头（6）垂直、全部插入被测湿型砂试样（7）中；

通过计算机（2）将高频信号的频率设在100MHz，波形设为正弦波；

计算机（2）向高频任意波形发生器（3）发出控制信号，启动高频任意波形发生器（3）；

高频任意波形发生器（3）发出100MHz的正弦波，正弦波通过同轴传输线（8）、（9）、（10）和BNC三通接头（4）、（5）加载在专用探头（6）上；

在专用探头（6）的四根探针中形成电磁场，并反射回同属传输线（10）和（9）中；

因反射在同轴传输线（9）两端形成电压差，该电压差由数字示波器（1）的高频信号输入端（1-1）、（1-2）采集，并通过信号输出端发送给计算机（2）；

计算机（2）对接收的信号进行存储和分析，并经预先存储的湿型砂含水量计算模型获得待测湿型砂试样的含水量。