【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测，具体而言，涉及一种原状土样及岩样冻结温度无损测试方法及装置。
技术介绍
1、冻结温度是土壤中孔隙水稳定冻结的温度。冻土的冻结温度的大小受到多种因素的影响，例如土体土颗粒大小体含水率、土中含盐量及矿物成分、密度及压力等。土壤的冻结温度是区别冻土与未冻土的最基本依据。冻结温度在研究土壤冻胀融沉，确定土的融化深度和冻结深度等都有着关键作用。冻结温度是冻土物理性质的重要参数，精确测定土壤冻结温度对冻土工程建设有非常重要的意义。目前，原状土样测试方法为土样应按自然沉积方向放置，将温度传感器的测温端插入试样中心，放置装有试样的试样杯于制冷设备有效空间的中心位置，将试验箱目标温度设置在合理范围内，开始降温直至温度探头所测温度低于目标温度时，试验结束。
2、专利技术人研究发现，现有的冻结温度测试方式至少存在如下缺点：
3、岩样及冻土原状土样采集后需要进行力学实验，而插入温度传感器的方式会破坏样品结构，且若传感器和样品贴合接触不好，会影响测量的准确性，若采用平行样品进行力学等试验，无意会增加野外采样数量及运输难度及成本，且野外采集原状土样及岩样很难做到多个样品的各项参数一致，大大增加了野外采样难度，增加了试验成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种原状土样及岩样冻结温度无损测试方法及装置，其能够在不破坏原状土样或岩样结构的情况下，测得样品内部温度，有效改善以往必须借助打孔设备先打孔才能将测温探头放入其中，会破坏样品结构，且由于测温探头不能
2、本专利技术的实施例是这样实现的：
3、第一方面，本专利技术提供一种原状土样及岩样冻结温度无损测试方法，该方法包括如下步骤：
4、步骤s100、将发射超声波换能器和接收超声波换能器分别放置于待测试样品的两端构成待检测组件，将所述待检测组件放置于可控温的恒温箱内；
5、步骤s200、启动同时与所述发射超声波换能器和接收超声波换能器电连接的波速仪，并设置与所述波速仪电连接的数据采集模块的数据采集间隔参数，使数据采集间隔参数设置在5-10s；
6、步骤s300、从所述发射超声波换能器发射电磁信号，电磁信号穿过待测试样品并被接收超声波换能器接收；开启所述恒温箱，并设定所述恒温箱内的目标温度为-15.0～-20.0℃，利用所述数据采集模块采集数据。
7、在可选的实施方式中，在所述步骤s100中，在所述待检测组件外设置环氧树脂制成的定位夹具，所述定位夹具包裹待测试样品，并将发射超声波换能器和接收超声波换能器分别抵靠在所述待测试样品的两端，以使发射超声波换能器和接收超声波换能器均与待测试样品贴合。
8、第二方面，本专利技术提供一种原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，包括：
9、数据采集模块、波速仪、恒温箱、发射超声波换能器和接收超声波换能器；所述数据采集模块与所述波速仪电连接，所述发射超声波换能和所述接收超声波换能器均与所述波速仪电连接；
10、所述恒温箱用于放置待测试样品并能提供低温环境，所述发射超声波换能器和接收超声波换能器用于分别接触所述待测试样品的相对的两端面。
11、在可选的实施方式中，所述原状土样及岩样冻结温度无损测试装置还包括定位夹具，所述定位夹具设置有可开合的定位腔室，所述定位腔室用于定位待测试样品；所述发射超声波换能器和接收超声波换能器均放置于所述定位腔室内。
12、基于上述方案，通过设置定位夹具，一方面便于定位待测试样品的位置，另一方面还可以保证发射超声波换能器和接收超声波换能器与待测试样品紧密接触，从而提高测量结果的准确性。
13、在可选的实施方式中，所述发射超声波换能器和接收超声波换能器均与所述定位腔室的内壁抵接，所述发射超声波换能器和接收超声波换能器之间形成容纳所述待测试样品的夹持空间。
14、基于上述方案，发射超声波换能器和接收超声波换能器的一侧被定位腔室的内壁限位，使得发射超声波换能器和接收超声波换能器相互远离的范围受限。并且，当待测试样品卡接在发射超声波换能器和接收超声波换能器之间后，在待测试样品的施压下，发射超声波换能器和接收超声波换能器与待测试样品紧密接触，提高测量结果的准确性。
15、在可选的实施方式中，所述定位夹具包括第一半壳、第二半壳和铰接轴，所述第一半壳和所述第二半壳均与所述铰接轴可转动地配合，所述第一半壳和所述第二半壳能够在闭合状态和打开状态之间切换，处于所述闭合状态时，所述第一半壳和第二半壳配合限定出所述定位腔室。
16、基于上述方案，定位夹具结构简单，且第一半壳和第二半壳相对转动实现打开或关闭，操作简单便捷，省时省力，缩短待测试样品的安装时间，提高测试效率。
17、在可选的实施方式中，所述定位夹具还包括与所述第一半壳连接的第一操作板以及与所述第二半壳连接的第二操作板，所述第一操作板与所述第二操作板相互靠近时，所述第一半壳和所述第二半壳对应转动打开。
18、基于上述方案，第一操作板和第二操作板能够增大力臂，通过施力于第一操作板和第二操作板，能够更加省力的打开或关闭第一半壳和第二半壳。并且，施力在第一操作板和第二操作板的板面上，接触面积大，不易打滑，施力更加稳定。
19、在可选的实施方式中，所述第一半壳的顶部内壁设置有第一弹性件，所述第二半壳的底部内壁设置有第二弹性件，所述第一弹性件与所述发射超声波换能器接触，以使所述发射超声波换能器能始终贴合于所述待测试样品；所述第二弹性件与所述接收超声波换能器接触，以使所述发射超声波换能器能始终贴合于所述待测试样品。
20、基于上述方案，当待测试样品置于发射超声波换能器和接收超声波换能器之间时，在第一弹性件和第二弹性件的作用下，能够使发射超声波换能器和接收超声波换能器均更好的贴合在待测试样品的两端，发射超声波换能器和接收超声波换能器与待测试样品接触效果好，提高测试的可靠性。
21、在可选的实施方式中，所述定位夹具上设置有供第一线缆和第二线缆穿设的避让通孔，所述第一线缆同时与所述波速仪和所述发射超声波换能器电连接；所述第二线缆同时与所述波速仪和所述接收超声波换能器电连接。
22、基于上述方案，通过第一线缆连接波速仪和发射超声波换能器，通过第二线缆连接波速仪和接收超声波换能器，第一线缆和第二线缆能够弯折形变，从而利于布设波速仪、发射超声波换能器和接收超声波换能器的相对位置。
23、在可选的实施方式中，所述恒温箱上设置有装配孔，所述第一线缆和所述第二线缆均穿设于所述装配孔内。
24、基于上述方案，装配孔能够更好的定位第一线缆和第二线缆的位置。
25、在可选的实施方式中，所述装配孔内安装有密封塞，所述密封塞上设置有相互独立的两个密封孔，所述第一线缆和所述第二线缆分别穿设于所述两个密封孔内。
26、基于上述方案，密封塞封堵装配孔，恒温箱不易于装配孔本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种原状土样及岩样冻结温度无损测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.一种原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于，该装置适用于权利要求1所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试方法，该装置包括：
3.根据权利要求1所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
8.根据权利要求3所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
10.根据权利要求1所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种原状土样及岩样冻结温度无损测试方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.一种原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于，该装置适用于权利要求1所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试方法，该装置包括：
3.根据权利要求1所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的原状土样及岩样冻结温度无损测试装置，其特征在于：
5.根据权利要求3所述的原状土样及岩样冻结温度无...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜玉霞，明锋，张淑娟，
申请(专利权)人：中国科学院西北生态环境资源研究院，
类型：发明
国别省市：
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