[实用新型]一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置

说明书

本实用新型涉及一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置，包括红外热成像仪、干燥箱、恒温加热板、电子秤、多孔陶瓷板、湿度计和真空泵；多孔陶瓷板将所述干燥箱分成上、下两层，干燥箱的下层内放置有饱和盐溶液，干燥箱的上层的一侧面上开设有窗口，且窗口中密封镶嵌有透红外玻璃；干燥箱的上层内放置有电子秤，电子秤上放置有恒温加热板；湿度计设置在干燥箱内；红外热成像仪设置在干燥箱外，并透过透红外玻璃与放置在恒温加热板上的非饱和土体试样相对。本实用新型既可以保证不接触非饱和土体试样，避免对非饱和土体试样的热传递产生干扰，又可以得到非饱和土体试样表面的全场温度。

技术领域

本实用新型涉及涉及非饱和土导热系数的测量装置，具体涉及一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置。

背景技术

土体导热系数是研究垃圾填埋场土障、地源热泵、高放核废料地质封存、直埋电缆散热等岩土工程多场耦合问题中的重要热物性参数。上述工程中的土体通常为非饱和状态，且含水率通常处于不断演化的过程中，测量不同饱和度下的土体的导热系数是一项十分重要的课题。

土体的导热系数测量可以采用瞬态法和稳态法两种方法，试验的核心问题是温度的测量，常规的方法是采用热探针法进行测量，如常用的双针热脉冲方法(DPHP)。双针热脉冲方法是在接触状态下测量温度，会因为热探针接触被测目标而影响土体的温度分布，而且热探针法只能测得若干测点的温度，影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置，可以实现在非接触状态下测量土体的全场温度分布，提高测量精度。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置，包括红外热成像仪、干燥箱、恒温加热板、电子秤、多孔陶瓷板、湿度计和真空泵；所述多孔陶瓷板将所述干燥箱分成上、下两层，所述干燥箱的下层内放置有饱和盐溶液，所述干燥箱的上层的一侧面上开设有窗口，且所述窗口中密封镶嵌有透红外玻璃；所述干燥箱的上层内放置有所述电子秤，所述电子秤上放置有所述恒温加热板；所述湿度计设置在所述干燥箱内；所述真空泵设置在所述干燥箱外，并通过管道与所述干燥箱连通；所述红外热成像仪设置在所述干燥箱外，并透过所述透红外玻璃与放置在所述恒温加热板上的非饱和土体试样相对。

本实用新型的有益效果是：本实用新型一种采用红外热成像方法测量非饱和土导热系数的装置利用干燥箱内的饱和盐溶液控制非饱和土体试样的饱和度的同时，利用非饱和土体试样底部的恒温加热板加热，以瞬态法测得非饱和土体试样在不同饱和度下的导热系数；同时，红外热成像仪测量非饱和土体试样温度，既可以保证不接触非饱和土体试样，避免对非饱和土体试样的热传递产生干扰，又可以得到非饱和土体试样表面的全场温度；另外，干燥箱内的空气大多被真空泵抽出，极大地减少了温度测量过程中非饱和土体试样表面与空气的对流传热，保证了导热系数测量的精度。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述电子秤上还设有一面开口的绝热盒，且所述绝热盒开口的一面正对所述透红外玻璃，所述恒温加热板和位于所述恒温加热板上的所述所述非饱和土体试样放置在所述绝热盒内，并被所述绝热盒包裹。

采用上述进一步方案的有益效果是：绝热盒的设置，可以最大程度的避免非饱和土体试样温度受到除了恒温加热板外的其他外界条件的影响，提高测量精度。

进一步，所述非饱和土体试样为长方体型结构。

进一步，所述饱和盐溶液的溶质为氯化锂、醋酸钾、溴化钠、氯化铜、氯化钠、硫酸铵和硫酸钾中的任一种。

采用上述进一步方案的有益效果是：饱和盐溶液的溶质选择氯化锂、醋酸钾、溴化钠、氯化铜、氯化钠、硫酸铵、硫酸钾等控制的相对湿度随温度变化不大的盐溶液。

进一步，所述管道上还设有阀门。