专利名称：包气带负压传感器的制作方法
技术领域：
本发明属于地下水科学与工程技术领域，尤其是涉及一种包气带负压传感器。
背景技术：
负压——含水率曲线，反映了包气带(非饱和带)基本的物理特性。现有技术中， 在非饱和带中测量负压多使用水或水银柱的办法来实现。通常采用一个一端封闭、另一端连接有陶瓷头的U形管，U形管中装有水或水银，利用水或水银与空气粘滞性的差异，陶瓷头(适当的孔隙率)可使水或水银通过而空气被阻。将完全充满水或水银的U形管插入非饱和土壤后，在土壤吸力的作用下，U形管中的水或水银向非饱和带运移，在陶瓷头的边界处两边的压力达到平衡时，U形管内就形成表示土壤吸力的负压值h。。截至目前，一些科研与生产单位仍然使用水或水银柱的办法来测量h。。其中存在的主要问题是U形管的排气注水或水银不易操作，导致测量误差较大。如何简单易行且能高精度的获取其负压值，长期困扰着水文地质工作者。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种包气带负压传感器，其结构简单，设计新颖合理，使用操作便捷，测量误差小，能够高效、精确地测量土壤中的负压值，实用性强，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种包气带负压传感器，其特征在于包括用于形成负压并传输负压的不锈钢管，所述不锈钢管的一端端部密封连接有用于透过水并阻隔空气的陶瓷头，所述不锈钢管的另一端管壁上固定连接有用于去除不锈钢管中空气的抽气阀，所述不锈钢管的另一端端部密封连接有用于对不锈钢管中的负压变化进行测量的负压值采集装置。上述的包气带负压传感器，其特征在于靠近所述负压值采集装置一端的不锈钢管管壁上设置有玻璃观测窗。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述不锈钢管为304不锈钢管、316不锈钢管或316L不锈钢管。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述陶瓷头为采用陶土烧制而成的亲水性陶瓷头，所述亲水性陶瓷头的表面开有微孔。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述微孔的孔径小于O. 22um。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述陶瓷头与所述不锈钢管采用粘合剂密封连接。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述抽气阀由阀桩、阀芯和阀盖三部分构成，所述阀桩为类似“U”字形结构且其内壁和外壁上均设置有螺纹，所述阀桩的底端与不锈钢管管壁焊接且开有与不锈钢管内部相连通的第一通孔，所述阀芯螺纹连接在阀桩内部， 所述阀芯上开有气流通道，所述阀盖通过螺纹连接方式紧扣在阀桩顶部且其几何中心位置处设置有用于供阀芯穿过的第二通孔。上述的包气带负压传感器，其特征在于所述负压值采集装置包括用于对不锈钢管中的负压变化进行检测的压力传感器、与压力传感器相接且用于将压力传感器所输出的电压信号进行放大的放大电路和与放大电路相接且用于将放大电路所输出的电压信号转换为4mA-20mA标准电流信号的V/I转换电路。本发明与现有技术相比具有以下优点I、本发明的结构简单，设计新颖合理。2、本发明使用操作便捷，测量误差小，能够高效、精确地测量土壤中的负压值。3、本发明靠近负压值采集装置一端的不锈钢管管壁上设置有玻璃观测窗，用于对不锈钢管内的情况进行观测，以便确保无气水通过陶瓷头进入不锈钢管中，且不锈钢管中的空气被完全排除，有助于提高测量精度。4、本发明的陶瓷头与不锈钢管采用粘合剂密封连接，能够保证结合处不能漏气， 有助于提闻测量精度。5、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。综上所述，本发明结构简单，设计新颖合理，使用操作便捷，测量误差小，能够高效、精确地测量土壤中的负压值，实用性强，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图I为本发明的结构示意图。图2为本发明抽气阀的结构示意图。图3为本发明负压值采集装置的电路原理框图。附图标记说明
权利要求
1.一种包气带负压传感器，其特征在于包括用于形成负压并传输负压的不锈钢管 (I)，所述不锈钢管(I)的一端端部密封连接有用于透过水并阻隔空气的陶瓷头(2)，所述不锈钢管(I)的另一端管壁上固定连接有用于去除不锈钢管(I)中空气的抽气阀(3)，所述不锈钢管(I)的另一端端部密封连接有用于对不锈钢管(I)中的负压变化进行测量的负压值采集装置(4)。
2.按照权利要求I所述的包气带负压传感器，其特征在于靠近所述负压值采集装置(4)一端的不锈钢管(I)管壁上设置有玻璃观测窗(5)。
3.按照权利要求I或2所述的包气带负压传感器，其特征在于所述不锈钢管(I)为 304不锈钢管、316不锈钢管或316L不锈钢管。
4.按照权利要求I或2所述的包气带负压传感器，其特征在于所述陶瓷头(2)为采用陶土烧制而成的亲水性陶瓷头，所述亲水性陶瓷头的表面开有微孔。
5.按照权利要求4所述的包气带负压传感器，其特征在于所述微孔的孔径小于O.22um。
6.按照权利要求I或2所述的包气带负压传感器，其特征在于所述陶瓷头(2)与所述不锈钢管(I)采用粘合剂密封连接。
7.按照权利要求I或2所述的包气带负压传感器，其特征在于所述抽气阀(3)由阀桩 (3-1)、阀芯(3-2)和阀盖(3-3)三部分构成，所述阀桩(3-1)为类似“U”字形结构且其内壁和外壁上均设置有螺纹，所述阀桩(3-1)的底端与不锈钢管(I)管壁焊接且开有与不锈钢管(I)内部相连通的第一通孔(3-11)，所述阀芯(3-2)螺纹连接在阀桩(3-1)内部，所述阀芯(3-2)上开有气流通道(3-21)，所述阀盖(3-3)通过螺纹连接方式紧扣在阀桩(3-1) 顶部且其几何中心位置处设置有用于供阀芯(3-2)穿过的第二通孔(3-31)。
8.按照权利要求I或2所述的包气带负压传感器，其特征在于所述负压值采集装置(4)包括用于对不锈钢管(I)中的负压变化进行检测的压力传感器(4-1)、与压力传感器 (4-1)相接且用于将压力传感器(4-1)所输出的电压信号进行放大的放大电路(4-2)和与放大电路(4-2)相接且用于将放大电路(4-2)所输出的电压信号转换为4mA-20mA标准电流信号的V/I转换电路(4-3)。
全文摘要
本发明公开了一种包气带负压传感器，包括用于形成负压并传输负压的不锈钢管，所述不锈钢管的一端端部密封连接有用于透过水并阻隔空气的陶瓷头，所述不锈钢管的另一端管壁上固定连接有用于去除不锈钢管中空气的抽气阀，所述不锈钢管的另一端端部密封连接有用于对不锈钢管中的负压变化进行测量的负压值采集装置。本发明结构简单，设计新颖合理，使用操作便捷，测量误差小，能够高效、精确地测量土壤中的负压值，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
文档编号G01L9/00GK102589789SQ20121004437
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月26日 优先权日2012年2月26日
发明者冯涛, 李俊亭, 王哲, 王文科, 赵贵章 申请人:长安大学