[发明专利]一种旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置及测定方法，其包括透明旋转水槽，内部装有悬浮液，悬浮液的底部具有水下碎屑流，透明旋转水槽沿其水平轴线进行旋转；透光率计，包括相互连接的透光率计探头和透光率计主机，透光率计探头对称设置在透明旋转水槽的前后壁面处，透光率计主机能够通过透光率计探头测定透明旋转水槽的前后壁面与悬浮液的综合透光率；固定支架，设置在透明旋转水槽的下方，透光率计探头安装在固定支架上。本发明实现了对透明旋转水槽内不同位置处的悬浮液密度的测定，避免了透明旋转水槽内液体取样困难的问题，并且其具有方法巧妙、结构简单、制作方便、成本低廉的优势。

技术领域

本发明涉及岩土及地质技术领域，尤其涉及一种旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置及测定方法。

背景技术

小型旋转水槽可用于制作水下碎屑流(又称水下泥石流)。在水下碎屑流上方会产生一定的悬浮液，该悬浮液的密度和体积，直接影响了水下碎屑流的固体物质质量，由此深刻地影响了水下碎屑流的定量分析。若采用通常的液体密度测量方法，则面临槽内取样困难的问题：小型旋转水槽尺寸较小，处于封闭状态，而且有一定的旋转速度。

目前的测定方法是：在水槽旋转停止后，从水槽中取样，然后通过称重和烘干等步骤，计算求取悬浮液密度。该方法的缺点是，在时间上，悬浮液在水槽旋转时的密度与水槽旋转停止后的密度可能有一定的差别；在空间上，悬浮液的密度是不均匀分布的，但是人工取样测量的方法很难评估这种均匀分布；此外，取样等操作过程比较复杂，耗时耗力。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种测试方便且精度高的旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置及测定方法。

一种旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置，其包括：

透明旋转水槽，内部装有悬浮液，所述悬浮液的底部具有水下碎屑流，所述透明旋转水槽沿其水平轴线进行旋转；

透光率计，包括相互连接的透光率计探头和透光率计主机，所述透光率计探头对称设置在所述透明旋转水槽的前后壁面处，所述透光率计主机能够通过所述透光率计探头测定所述透明旋转水槽的前后壁面与悬浮液的综合透光率；

固定支架，设置在所述透明旋转水槽的下方，所述透光率计探头安装在所述固定支架上，所述固定支架能够调节所述透光率计探头的角度，使所述透光率计探头垂直于所述透明旋转水槽的前后壁面。

在其中一个实施例中，所述透明旋转水槽采用5mm厚的有机玻璃制作而成，所述透明旋转水槽的宽度不超过60mm。

一种使用旋转水槽内悬浮液密度分布的测定装置的测定方法，其包括以下步骤:

S1、在透明旋转水槽中进行若干组标定实验，在密度和浓度已知的条件下测量每组标定实验中悬浮液的透光率；

S2、根据所述透光率，建立悬浮液的吸光度与浓度的线性关系；

S3、进行正式实验，采用透光率计测定透明旋转水槽中悬浮液的透光率，然后，将所述透光率换算成吸收率，再根据吸光度与浓度的线性关系得到浓度值，最后，根据所述浓度值推算出悬浮液的密度。

在其中一个实施例中，所述步骤S1中，进行若干组标定实验，测量每组标定实验中悬浮液的透光率的步骤如下：

S11、配置颗粒物和水，并将颗粒物平均分成若干份；

S12、将水和其中一份颗粒物加入到透明旋转水槽中；

S13、旋转透明旋转水槽，并使透明旋转水槽的转速大于或等于正式试验时的最大转速的两倍；

S14、形成悬浮液，并在悬浮液状态稳定之后，测量所述悬浮液中部位置的透光率并记录数据；然后，将透明旋转水槽转速回复到零；