本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置，包括底座和主電路板，底座的一側(cè)設(shè)有豎直的支撐桿和源桿，源桿的下端設(shè)γ-源腔室，底座的另一側(cè)的底部設(shè)有γ-射線探測器，一水平設(shè)置的手柄與源桿連接，在源桿的γ-源腔室之上依次設(shè)有水分傳感器和PCB密封艙室，水分傳感器與PCB密封艙室內(nèi)的水分傳感器測量電路電連接，水分傳感器測量電路與主電路板電連接。支撐桿是中空的，支撐桿的側(cè)面開有豎向?qū)Эp，源桿置于支撐桿內(nèi)，手柄一端與源桿固定連接，另一端通過支撐桿的豎向?qū)Эp伸出，并可沿該豎向?qū)Эp上下移動。本裝置能方便快捷地同時、同地測得不同深度處介質(zhì)的密度和水分含量，而且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，安全可靠。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置
本技術(shù)屬于利用電磁波或粒子輻射來測試或分析材料
，特別是一種利用Y源和電磁波同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置。
技術(shù)介紹
對于以泥土、沙石混合物等為原料的壓實(shí)材料進(jìn)行密度和水分現(xiàn)場測定，在水庫壩基建設(shè)、鐵路、公路路基等建筑施工中，具有廣泛而重要的應(yīng)用。基體的壓實(shí)密度和水分含量與基體質(zhì)量和基體耐久穩(wěn)定性密切相關(guān)，是兩個需要嚴(yán)格控制的質(zhì)量指標(biāo)。施工中需要對基體進(jìn)行分層碾壓，使基體的壓實(shí)密度和水分含量達(dá)到相應(yīng)的施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對于碾壓質(zhì)量的現(xiàn)場快速檢測是確保施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)的有效手段。現(xiàn)行的作法是采用表層型核子密度水分儀對各種土、石等地基工程碾壓質(zhì)量進(jìn)行現(xiàn)場檢測。表層型 核子密度水分儀采用Y-射線測量介質(zhì)密度，采用快中子被氫原子慢化測量介質(zhì)含水量，兩種方法同機(jī)聯(lián)用，同步測定含水量和介質(zhì)密度。由于中子源Am-241-Be的強(qiáng)放射性和長的半衰期，其采購、使用、保管均由國際反恐大環(huán)境的影響而受到越來越嚴(yán)格的控制，基于非中子源的水分含量測定方法與裝置的研發(fā)意義重大。美國專利(專利號US8071937B2，授權(quán)日2011. 12. 6.)公開了基于非中子源的基體介質(zhì)密度和水分含量測量方法、測量系統(tǒng)及計算方法，測量系統(tǒng)包括相互獨(dú)立的密度測量部分和水分測量部分，其密度測量部分包括Y -射線輻射源和輻射傳感器，水分測量部分包括電磁場發(fā)生器和電磁傳感器。其計算方法部分詳細(xì)介紹了電磁測量水分含量的原理及計算方法。其密度測量部分和水分測量部分是相互獨(dú)立的，密度測量和水分測量過程是相互分離的，且水分測量僅限于介質(zhì)表面，未就如何實(shí)現(xiàn)基于非中子源的基體介質(zhì)密度和水分含量同步測定、特別是土壤深處，如常見的20厘米到30厘米深度處水分的測定給出具體可行的解決方案。中國技術(shù)專利說明書(公告號CN201035151Y，公告日2008. 3. 12)公開了一種核子頻域水分-密度聯(lián)用測試儀，含有機(jī)座、顯示屏和CPU集成電路板，機(jī)座設(shè)有可升降的Y-射線源桿和Y-射線探測器，同時還設(shè)有頻域水分探測頭和壓桿組件，水分探測頭由電極、高頻電流發(fā)生器及電流輸出接口組成，壓桿組件含壓桿和壓力塊，壓桿一端鉸接在機(jī)座上，壓力塊通過壓桿可推動頻域水分測量探頭向下運(yùn)動，從而將探頭入待測土層內(nèi)進(jìn)行水分檢測。此方案可以測量除基體表層以外的一定深度處水分的含量，但仍存在如下問題一、密度測量部分和水分測量部分相互獨(dú)立，不能實(shí)現(xiàn)基體介質(zhì)密度和水分同步測定； 二、只有比較尖銳的水分探頭如針形探測頭才能保證深入土壤深處，且每次測量都可能傷及探頭，或者需要特殊防護(hù)的探頭。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于提供一種同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置，可以在同一時間、同一地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)基于非中子源的基體介質(zhì)密度和水分含量測定，特別是可以準(zhǔn)確測量土壤深處的水分含量。實(shí)現(xiàn)本技術(shù)目的的技術(shù)解決方案為一種同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置，包括底座和主電路板，底座的一側(cè)設(shè)有豎直的支撐桿和源桿，源桿的下端設(shè)Y-源腔室，底座的另一側(cè)的底部設(shè)有Y-射線探測器，一水平設(shè)置的手柄與源桿連接，在源桿的Y-源腔室之上依次設(shè)有水分傳感器和PCB密封艙室，水分傳感器與PCB密封艙室內(nèi)的水分傳感器測量電路電連接，水分傳感器測量電路與主電路板電連接。優(yōu)選地，支撐桿是中空的，支撐桿的側(cè)面開有豎向?qū)Эp，源桿置于支撐桿內(nèi)，手柄一端與源桿固定連接，另一端通過支撐桿的豎向?qū)Эp伸出，并可沿該豎向?qū)Эp帶動源桿一起上下移動。進(jìn)一步優(yōu)選，水分傳感器測量電路與主電路板的電連接這樣形成源桿也是中空的，在中空的源桿內(nèi)設(shè)有滑桿，滑桿上下端部受限于手柄，可在兩端部范圍內(nèi)相對于手柄上下滑動，滑桿下端接下彈簧，下彈簧的下端與PCB密封艙室上端相接，滑桿上端接上彈簧， 上彈簧上端接支撐桿的頂蓋，電纜經(jīng)下彈簧、滑桿和上彈簧，一端經(jīng)PCB密封艙室與水分傳感器測量電路相連，另一端經(jīng)頂蓋與主電路板相連。作為改進(jìn)，支撐桿的外側(cè)設(shè)有容納電纜的豎向側(cè)槽。優(yōu)選地，上彈簧與下彈簧在自然狀態(tài)下的長度比為I :2 4。優(yōu)選地，滑桿的長度為15 25厘米。作為進(jìn)一步改進(jìn)，在支撐桿上與豎向?qū)Эp相對位置的側(cè)壁上開有定位孔，手柄內(nèi)設(shè)有定位制動閥和帶彈 簧的定位制動閥扳機(jī)，定位制動閥可在定位制動閥扳機(jī)的作用下與定位孔結(jié)合或分離。優(yōu)選地，水分傳感器為由非金屬材料固定且相互絕緣的兩塊截面呈圓弧狀的金屬片組成的圓柱狀部件。另一優(yōu)選，水分傳感器為U形金屬線纏繞在非金屬圓柱體上，U形金屬線中間設(shè)接地線，接地線與U形金屬線之間不導(dǎo)通。本技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)I、方便、快捷采用本技術(shù)裝置的結(jié)構(gòu)后，隨著源桿深入基體介質(zhì)如土壤， Y-射線源和基于非中子源水分傳感器同時深入基體介質(zhì)內(nèi)部，可以同時在同一地點(diǎn)一次性測得基體介質(zhì)密度和水分含量；2、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便而且由于Y-射線源和水分傳感器在同一根源桿上，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；3、安全由于不用中子源測量水分含量，儀器使用、貯存都更安全，在如今嚴(yán)格控制危險器的大環(huán)境下，易于推廣使用。以下結(jié)合附圖對本技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。附圖說明圖I為本技術(shù)同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置存放狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本技術(shù)同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a為圓弧柱狀水分傳感器的外形圖，適用于時域反射和頻域反射法測水分含量。圖3b為圖3a所示圓弧柱狀水分傳感器的透視圖。圖4a為線繞柱狀水分傳感器的外形圖，適用于時域傳輸法測水分含量。圖4b為圖4a所示線繞柱狀水分傳感器的透視圖。圖5為時域反射法(TDR)測水分含量的原理圖。圖6為時域傳輸法(TDT)測水分含量的原理圖。圖7為頻域反射法(FDR)測水分含量的原理圖。圖8a為時域傳輸-鑒相法(TDT-PD)測水分含量的原理圖。圖8b為圖8a所示時域傳輸-鑒相法(TDT-PD)測水分含量的原理中關(guān)鍵點(diǎn)波形圖。圖9為時域反射-頻率電壓轉(zhuǎn)換法(TDR-F/V)測水分含量的原理圖。圖10為基于傳輸線駐波效應(yīng)頻域反射法(FDR)測水分含量的原理圖。圖中，I Y -源腔室，2水分傳感器，3水分傳感器測量電路，4PCB艙室密封，5下彈簧，6滑桿，7上彈簧，8電纜，9定位制動閥，10定位制動閥扳機(jī)，11手柄，12支撐桿頂蓋13 主桿，14支撐桿，15定位孔，16側(cè)槽，17側(cè)艙，18輻射防護(hù)鉛包，19防護(hù)快門倉，20輻射防護(hù)鉛屏蔽，21輻射防護(hù)快門機(jī)構(gòu)，22 Y -射線探測器，23密度測電路，24主電路板，25電池組， 26電池充電電路，27顯示屏，28紅外接收模塊，29G模塊，30上蓋，31底座。具體實(shí)施方式如圖I和圖2所示，本技術(shù)同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置，包括底座31和主電路板24，底座31的一側(cè)設(shè)有大致豎直的支撐桿14和源桿13，源桿13的下端設(shè)Y-源腔室1，底座31的另一側(cè)的底部設(shè)有Y-射線探測器22，一大致水平設(shè)置的手柄 11 一端與源桿13固定連接，在所述源桿13的Y-源腔室I之上依次設(shè)有水分傳感器2和 PCB密封艙室4，水分傳感器2與PCB密封艙室4內(nèi)的水分傳感器測量電路3電連接，水分傳感器測量電路3與主電路板24電連接。作為現(xiàn)有技術(shù)，Y-源腔室I內(nèi)放置Y-射線源，PCB密封艙室4用本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種同步測量基體介質(zhì)密度和水分含量的裝置，包括底座（31）和主電路板（24），底座（31）的一側(cè)設(shè)有豎直的支撐桿（14）和源桿（13），源桿（13）的下端設(shè)γ?源腔室（1），底座（31）的另一側(cè)的底部設(shè)有γ?射線探測器（22），其特征在于：一水平設(shè)置的手柄（11）與源桿（13）連接，在所述源桿（13）的γ?源腔室（1）之上依次設(shè)有水分傳感器（2）和PCB密封艙室（4），水分傳感器（2）與PCB密封艙室（4）內(nèi)的水分傳感器測量電路（3）電連接，水分傳感器測量電路（3）與主電路板（24）電連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李政，曹中，崔敏，陳海洋，仇宏軍，
申請(專利權(quán))人：南通中天精密儀器公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
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