[发明专利]一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头及探测方法

权利要求书

1.一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，包括相连的探杆和锥尖(16)，其特征在于，所述探杆包括上侧壁摩擦筒(1)和下侧壁摩擦筒(17)，所述上侧壁摩擦筒(1)的空腔内内置有上内筒(2)，所述上内筒(2)的底部设置有上连接螺栓(8)，所述下侧壁摩擦筒(17)的空腔内内置有内锥体(11)，所述内锥体(11)的顶部设置有下连接螺栓(10)，所述上连接螺栓(8)和下连接螺栓(10)一体成型，所述上侧壁摩擦筒(1)的底部套接在上连接螺栓(8)的外周，所述下侧壁摩擦筒(17)的顶部套接在下连接螺栓(10)的外周且下侧壁摩擦筒(17)的底部与锥尖(16)连接，所述内锥体(11)和锥尖(16)之间还设置有下内筒(14)，所述上侧壁摩擦筒(1)外侧间距上侧壁摩擦筒(1)底部设定的距离设置有铜质环式四电极，所述上侧壁摩擦筒(1)的内壁上对称设置有上电阻式应变片(7)，所述下侧壁摩擦筒(17)的内壁上对称设置有下电阻式应变片(13)且下内筒(14)的内侧设置有压力传感器(12)。

2.根据权利要求1所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，所述铜质环式四电极包括自上而下顺次设置的绝缘涂层(5)、第一供电电极(3.1)、绝缘涂层(5)、第一测量电极(4.1)、绝缘涂层(5)、第二测量电极(4.2)、绝缘涂层(5)、第三测量电极(4.3)、绝缘涂层(5)、第四测量电极(4.4)、绝缘涂层(5)、第二供电电极(3.2)和绝缘涂层(5)，所述第一供电电极(3.1)和第二供电电极(3.2)与电源的正负极相连，第一测量电极(4.1)、第二测量电极(4.2)、第三测量电极(4.3)和第四测量电极(4.4)并联连接且与第一供电电极(3.1)和第二供电电极(3.2)相连。

3.根据权利要求2所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，所述上电阻式应变片(7)和下电阻式应变片(13)均为2个，且上电阻式应变片(7)设置在铜质环式四电极的下方对应位置处。

4.根据权利要求2所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，所述上内筒(2)的外侧壁还设置有测斜仪(6)。

5.根据权利要求4所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，所述上连接螺栓(8)的直径小于下连接螺栓(10)的直径，所述上侧壁摩擦筒(1)的底部和上连接螺栓(8)、下连接螺栓(10)的连接处通过环形密封圈(9)进行密封。

6.根据权利要求4所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，所述探杆和锥尖(16)的连接处通过环形硅胶密封圈(15)进行密封。

7.根据权利要求3所述的一种探测土壤污染浓度的微型电阻率探头，其特征在于，还包括与微型电阻率探头通过电缆(18)连接的数据处理装置(19)，所述数据处理装置(19)获取测斜仪(6)采集的数据η、第一测量电极(4.1)采集的数据χ₁、第二测量电极(4.2)采集的数据χ₂、第三测量电极(4.3)采集的数据χ₃、第四测量电极(4.4)采集的数据χ₄、压力传感器(12)采集的数据q_t、上电阻式应变片(7)采集的数据f_s1、f_s2、下电阻式应变片(13)采集的数据f_s3、f_s4，并根据获取的数据计算探测土壤的电阻率ρ、污染浓度N和上/下侧壁摩阻力f_s-上/f_s-下：

其中，探测土壤的电阻率ρ的计算公式为：

探测土壤的污染浓度N的计算公式为：

式中，A表示污染浓度系数；ξ表示污染浓度修正系数；B表示锥尖(16)阻力系数；z为探头贯入深度；C为深度系数；

探测土壤的上/下侧壁摩阻力f_s-上/f_s-下的计算公式为：