The present invention discloses a quasi distributed system, sensing device and method for measuring soil moisture content, in which a quasi distributed system for measuring soil moisture content, including sensing device, fiber Bragg demodulation equipment and computer, is composed of fiber Bragg gratings and hydrophilic rubber, and fiber Bragg gratings and hydrophilic rubber are tightly encapsulated in one. The fiber Bragg grating in the sensing device is led to the FBG demodulation device through the optical fiber; the FBG demodulation device is connected with the computer. The quasi distributed system and method of this invention can make use of FBG multiplexing technology to series multiple water cut sensing devices on one fiber. The sensing device is embedded in the soil to realize the quasi distributed and real-time monitoring of the soil moisture content in a certain area and depth range, and provide water bearing for the research and application of the engineering properties of various soils. The distribution characteristics of the rate and the effective information of the change. The sensing device obtains the moisture content of the in-situ soil by measuring the deformation of the optical fiber, and reduces the measurement error caused by sampling and transportation.
【技术实现步骤摘要】
一种测量土体含水率的准分布式系统、传感装置和方法
本专利技术属于土体工程性质测试
,具体是一种测量土体含水率的准分布式系统、传感装置和方法。
技术介绍
土体含水率对土体强度、变形和渗透等特性有着重要的影响,而且土体含水率具有很强的时空变异性,是土体工程性质研究中的主要指标之一。目前,测量土体含水率常见的方法有烘干法、电阻法、时域反射法、探地雷达法、频域反射法、红外感测法、遥感影像法和光谱分析法等。上述方法通常适用于室内试验,如烘干法、点式测量如电阻法、时域反射法、探地雷达法、频域反射法;又或只是对一个地区土体表面含水状况作大概的估计,难以对深部土体的含水率进行精确测量,如红外感测法、遥感影像法和光谱分析法。因此,研发一种(准)分布式、易安装到土体深部、性价比高的土体含水率测量方法显得至关重要,对于农业生产和工程建设都具有重要意义。亲水橡胶是一种具有吸水膨胀、失水收缩和双重止水特性的新型功能高分子材料,广泛用作土木建筑的止水材料、密封材料和填料等。亲水橡胶的高弹性和较好的机械强度,使得亲水橡胶在吸水后体积可膨胀几倍至几百倍。光纤布拉格光栅(FBG)是一种准分布式光纤传感器,当其受到拉伸或者压缩后,FBG的中心波长将发生漂移,且波长的漂移量与光纤的拉、压应变呈线性关系。FBG光纤传感技术具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻、本质安全等优势,利用复用技术可实现准分布式测试,易于形成准分布式测量系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种测量土体含水率的准分布式系统、传感装置和方法,该准分布式系统和测量方法能够对一定区域和深度范围土体含水率进行准 ...
【技术保护点】
1.一种用于测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,包括传感装置、光纤光栅解调设备和计算机;传感装置包括光纤光栅和亲水橡胶,光纤光栅和亲水橡胶紧密封装在一起;传感装置中的光纤光栅通过光纤引至光纤光栅解调设备;光纤光栅解调设备与计算机连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,包括传感装置、光纤光栅解调设备和计算机;传感装置包括光纤光栅和亲水橡胶,光纤光栅和亲水橡胶紧密封装在一起;传感装置中的光纤光栅通过光纤引至光纤光栅解调设备;光纤光栅解调设备与计算机连接。2.根据权利要求2的测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,所述光纤光栅位于亲水橡胶中或者光纤光栅缠绕于亲水橡胶表面。3.根据权利要求3的测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,所述亲水橡胶呈条状,光纤光栅置于两块条状亲水橡胶中间,通过胶黏紧密封装在一起;亲水橡胶周围采用刚性多孔材料包裹。4.根据权利要求2的测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,所述传感装置还包括圆柱状模型,亲水橡胶紧密固定在圆柱状模型侧面,光纤光栅缠绕在亲水橡胶上。5.根据权利要求1的测量土体含水率的准分布式系统,其特征在于,所述传感装置包括温度传感器,用于补偿光纤光栅由于温度变化引起的中心波长漂移量。6.一种使用准分布式系统测量土体含水率的方法,其特征在于,包括以下步骤:通过实验室标定,得到传感器光纤光栅的中心波长与土体含水率的关系:将传感装置埋置在一定质量的土样中,密封静置一段时间使亲水橡胶与土样的水分达到平衡,即FBG的中心波长不发生变化;开封后,将土样和传感器放置在恒温箱中的称重装置上,使土样烘干失水,按一定时间间隔测量在失水...
【专利技术属性】
技术研发人员:张丹,陈卓,施斌,高雨龙,郑博宁,桑宏伟,刘洋,
申请(专利权)人:南京大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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