專利名稱：包氣帶負(fù)壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地下水科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種包氣帶負(fù)壓傳感器。
背景技術(shù)：
負(fù)壓——含水率曲線，反映了包氣帶(非飽和帶)基本的物理特性?，F(xiàn)有技術(shù)中， 在非飽和帶中測量負(fù)壓多使用水或水銀柱的辦法來實(shí)現(xiàn)。通常采用一個(gè)一端封閉、另一端連接有陶瓷頭的U形管，U形管中裝有水或水銀，利用水或水銀與空氣粘滯性的差異，陶瓷頭(適當(dāng)?shù)目紫堵?可使水或水銀通過而空氣被阻。將完全充滿水或水銀的U形管插入非飽和土壤后，在土壤吸力的作用下，U形管中的水或水銀向非飽和帶運(yùn)移，在陶瓷頭的邊界處兩邊的壓力達(dá)到平衡時(shí)，U形管內(nèi)就形成表示土壤吸力的負(fù)壓值h。。截至目前，一些科研與生產(chǎn)單位仍然使用水或水銀柱的辦法來測量h。。其中存在的主要問題是U形管的排氣注水或水銀不易操作，導(dǎo)致測量誤差較大。如何簡單易行且能高精度的獲取其負(fù)壓值，長期困擾著水文地質(zhì)工作者。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種包氣帶負(fù)壓傳感器，其結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，使用操作便捷，測量誤差小，能夠高效、精確地測量土壤中的負(fù)壓值，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于包括用于形成負(fù)壓并傳輸負(fù)壓的不銹鋼管，所述不銹鋼管的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭，所述不銹鋼管的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管中空氣的抽氣閥，所述不銹鋼管的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管中的負(fù)壓變化進(jìn)行測量的負(fù)壓值采集裝置。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于靠近所述負(fù)壓值采集裝置一端的不銹鋼管管壁上設(shè)置有玻璃觀測窗。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述不銹鋼管為304不銹鋼管、316不銹鋼管或316L不銹鋼管。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述陶瓷頭為采用陶土燒制而成的親水性陶瓷頭，所述親水性陶瓷頭的表面開有微孔。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述微孔的孔徑小于O. 22um。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述陶瓷頭與所述不銹鋼管采用粘合劑密封連接。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述抽氣閥由閥樁、閥芯和閥蓋三部分構(gòu)成，所述閥樁為類似“U”字形結(jié)構(gòu)且其內(nèi)壁和外壁上均設(shè)置有螺紋，所述閥樁的底端與不銹鋼管管壁焊接且開有與不銹鋼管內(nèi)部相連通的第一通孔，所述閥芯螺紋連接在閥樁內(nèi)部， 所述閥芯上開有氣流通道，所述閥蓋通過螺紋連接方式緊扣在閥樁頂部且其幾何中心位置處設(shè)置有用于供閥芯穿過的第二通孔。上述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述負(fù)壓值采集裝置包括用于對不銹鋼管中的負(fù)壓變化進(jìn)行檢測的壓力傳感器、與壓力傳感器相接且用于將壓力傳感器所輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路和與放大電路相接且用于將放大電路所輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4mA-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的V/I轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理。2、本發(fā)明使用操作便捷，測量誤差小，能夠高效、精確地測量土壤中的負(fù)壓值。3、本發(fā)明靠近負(fù)壓值采集裝置一端的不銹鋼管管壁上設(shè)置有玻璃觀測窗，用于對不銹鋼管內(nèi)的情況進(jìn)行觀測，以便確保無氣水通過陶瓷頭進(jìn)入不銹鋼管中，且不銹鋼管中的空氣被完全排除，有助于提高測量精度。4、本發(fā)明的陶瓷頭與不銹鋼管采用粘合劑密封連接，能夠保證結(jié)合處不能漏氣， 有助于提聞測量精度。5、本發(fā)明的實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，使用操作便捷，測量誤差小，能夠高效、精確地測量土壤中的負(fù)壓值，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明抽氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明負(fù)壓值采集裝置的電路原理框圖。附圖標(biāo)記說明
權(quán)利要求
1.一種包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于包括用于形成負(fù)壓并傳輸負(fù)壓的不銹鋼管 (I)，所述不銹鋼管(I)的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭(2)，所述不銹鋼管(I)的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管(I)中空氣的抽氣閥(3)，所述不銹鋼管(I)的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管(I)中的負(fù)壓變化進(jìn)行測量的負(fù)壓值采集裝置(4)。
2.按照權(quán)利要求I所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于靠近所述負(fù)壓值采集裝置(4)一端的不銹鋼管(I)管壁上設(shè)置有玻璃觀測窗(5)。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述不銹鋼管(I)為 304不銹鋼管、316不銹鋼管或316L不銹鋼管。
4.按照權(quán)利要求I或2所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述陶瓷頭(2)為采用陶土燒制而成的親水性陶瓷頭，所述親水性陶瓷頭的表面開有微孔。
5.按照權(quán)利要求4所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述微孔的孔徑小于O.22um。
6.按照權(quán)利要求I或2所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述陶瓷頭(2)與所述不銹鋼管(I)采用粘合劑密封連接。
7.按照權(quán)利要求I或2所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述抽氣閥(3)由閥樁 (3-1)、閥芯(3-2)和閥蓋(3-3)三部分構(gòu)成，所述閥樁(3-1)為類似“U”字形結(jié)構(gòu)且其內(nèi)壁和外壁上均設(shè)置有螺紋，所述閥樁(3-1)的底端與不銹鋼管(I)管壁焊接且開有與不銹鋼管(I)內(nèi)部相連通的第一通孔(3-11)，所述閥芯(3-2)螺紋連接在閥樁(3-1)內(nèi)部，所述閥芯(3-2)上開有氣流通道(3-21)，所述閥蓋(3-3)通過螺紋連接方式緊扣在閥樁(3-1) 頂部且其幾何中心位置處設(shè)置有用于供閥芯(3-2)穿過的第二通孔(3-31)。
8.按照權(quán)利要求I或2所述的包氣帶負(fù)壓傳感器，其特征在于所述負(fù)壓值采集裝置(4)包括用于對不銹鋼管(I)中的負(fù)壓變化進(jìn)行檢測的壓力傳感器(4-1)、與壓力傳感器 (4-1)相接且用于將壓力傳感器(4-1)所輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大的放大電路(4-2)和與放大電路(4-2)相接且用于將放大電路(4-2)所輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為4mA-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的V/I轉(zhuǎn)換電路(4-3)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包氣帶負(fù)壓傳感器，包括用于形成負(fù)壓并傳輸負(fù)壓的不銹鋼管，所述不銹鋼管的一端端部密封連接有用于透過水并阻隔空氣的陶瓷頭，所述不銹鋼管的另一端管壁上固定連接有用于去除不銹鋼管中空氣的抽氣閥，所述不銹鋼管的另一端端部密封連接有用于對不銹鋼管中的負(fù)壓變化進(jìn)行測量的負(fù)壓值采集裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)新穎合理，使用操作便捷，測量誤差小，能夠高效、精確地測量土壤中的負(fù)壓值，實(shí)用性強(qiáng)，使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號(hào)G01L9/00GK102589789SQ20121004437
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月26日
發(fā)明者馮濤, 李俊亭, 王哲, 王文科, 趙貴章 申請人:長安大學(xué)