[发明专利]一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统

说明书

本发明公开了一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，包括：旋转切换式电极扫描装置和数据采集及仪器控制部分；旋转切换式电极扫描装置包括伺服电机、转芯、换向滑环、固定电极组、与固定电极组对应的动电刷、辅助电路及电源；被测对象的不同高度埋设测试电极，固定电极组引出导线与测试电极按序连接，动电刷引出导线与换向滑环转子端连接，并由定子端接出与辅助电路相连，随着转芯的转动，动电刷触头与固定电极组触头依次接触、脱离，在伺服电机转动下，形成闭合、开启的切换开关；本发明可实现测试电极与信号测试电路之间的快速的逐一开启、闭合切换，开闭切换快慢与速度可通过伺服电机转速控制。

技术领域

本发明涉及土木工程、岩土工程测试中电导率场或电阻率场的测试领域，尤其涉及一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统。

背景技术

电阻率或电导率是研究材料电学性质的重要参数，在岩土工程中广泛应用，特别在特殊土的研究中，如膨胀土(崔可锐，查甫生，刘松玉，等.基于电阻率法的膨胀土吸水膨胀过程中结构变化定量研究[J].岩土工程学报.2008,30(12):1832-1839；缪林昌，严明良，崔颖.重塑膨胀土的电阻率特性测试研究[J].岩土工程学报.2007,29(9):1413-1417.)、污染土(韩鹏举，董晓强，白晓红，等.NaOH污染下水泥土的电阻率变化研究[J].岩土工程学报.2007,29(11):1715-1719.韩立华，刘松玉，杜延军.)。当被测对象为尺寸较小，可视为单元尺度的情况，其测试方法较为常用的是采用四电极法或二电极法进行测试(刘松玉，查甫生，于小军.土的电阻率室内测试技术研究[J].工程地质学报.2006,14(02):216-222.)，或结合电桥桥路的二电极法测试(韩立华，刘松玉，杜延军.一种检测污染土的新方法——电阻率法[J].岩土工程学报.2006,28(8):1028-1032.)，也有土体电阻率测试方面的专利(一种绝缘材料的土壤电阻率测试装置(公开号：CN104166049A))。当被测物体作为一个单元体来看待时，上述测试方法和装置能够满足要求。但当被测对象具有较大尺寸，且其不同位置的性质随时间变化，且变化较快(变化频率大于1Hz)时，则被测对象上，需要布置多个(通常是4或2的倍数个)测试电极，要求实现测试电极(及供电电极)与测试电极之间的快速切换。如从被测对象上连接多组测试电极，与信号采集电路和供电电路之间对应间歇性、周期性接触连接。即这种连接是动态的连接，电极上、下往返与电极之间实现快速的闭合与断开过程。

目前为了实现这个功能，容易想到采用继电器开关来实现，通过自动控制继电器的开关功能，实现这种连接和断开的控制功能。对于测试对象性质变化较慢或几乎不变时，采用继电器控制电路，能够满足测试要求。但当测试对象的性质发生快速变化时，需要电极与采集电路、供电电路之间进行非常快速的切换，才能满足测试要求。仅采用继电器控制开关电路已经不能满足要求。如单个继电器最快的响应时间能够达到50毫秒左右，即电极与采集电路、供电电路之间可在50毫秒之间实现开闭。但测试电极数量较多，若按照40个计算，电极与采集电路、供电电路之间往返扫描一次的总时间为：40个/4(个/组)*(50秒)*2＝1.0秒。当被测对象性质变化的周期小于1秒时，电极扫描仅仅往返扫描了1次，测试获得的数据不能反应被测对象性质的变化。因此当被测对象性质发生动态变化时，采用继电器控制电路无法满足对象动态变化测试的需要。

另外，由于多组继电器的开关动作控制需要布置更多的控制线路，浪费电能、成本提高，且机械继电器的开关有较多噪声，影响系统的设备品质。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开一种基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，该系统可实现测试电极与信号测试电路(包括供电电路)之间的快速的逐一开启、闭合切换，开闭切换快慢与速度可通过伺服电机转速控制。

技术方案：本发明所公开的基于电路旋转切换方式的土体电阻率场动态变化测试系统，其特征在于，包括：旋转切换式电极扫描装置和数据采集及仪器控制部分；