全文摘要
一种降雨入渗模拟装置，包括壳体，壳体内下部设有隔板，隔板将壳体分成了上下两个空间，隔板中部竖直向上设有探测直管；所述探测直管为夹层结构，所述夹层内设有第一导线和第二导线；第一导线上串接有若干电阻元件，第一导线一端固定在探测直管顶部上表面，第一导线另一端与信息采集模块电连接；第二导线一端与锥形导电铜块连接，所述锥形导电铜块设置在探测直管顶部上表面，第二导线另一端与电源装置电连接；电源装置与信息采集模块电连接，信息采集模块与计算机电连接。本实用新型装置结构简单，操作方便，造价较低，且测量精度可以通过改变电阻元件的间隔来实现，使得试验结果更加准确。
主设计要求
1.一种降雨入渗模拟装置，包括壳体（9），其特征在于：壳体（9）内下部设有隔板（20），隔板（20）将壳体（9）分成了上下两个空间，且隔板（20）上设有泄水孔（14），隔板（20）中部竖直向上设有探测直管（2）；所述探测直管（2）为夹层结构，所述夹层内设有第一导线（11）和第二导线（12）；第一导线（11）上串接有若干电阻元件（1），所述电阻元件（1）贯穿探测直管（2）的外壁且等距离地分布在探测直管（2）外壁上下，第一导线（11）一端固定在探测直管（2）顶部上表面，第一导线（11）另一端与信息采集模块（6）电连接；第二导线（12）一端与锥形导电铜块（10）连接，所述锥形导电铜块（10）设置在探测直管（2）顶部上表面，第二导线（12）另一端与电源装置（7）电连接；电源装置（7）与信息采集模块（6）电连接，信息采集模块（6）与计算机（8）电连接；所述的锥形导电铜块（10）与第一导线（11）之间设有间隙，探测直管（2）和壳体（9）为绝缘材质；壳体（9）内壁设有软胶层（13），壳体（9）下部设有排水口（15），所述排水口（15）位于隔板（20）下方，壳体（9）顶部设有模拟降雨装置（18）。
设计方案
1.一种降雨入渗模拟装置，包括壳体（9），其特征在于：壳体（9）内下部设有隔板（20），隔板（20）将壳体（9）分成了上下两个空间，且隔板（20）上设有泄水孔（14），隔板（20）中部竖直向上设有探测直管（2）；所述探测直管（2）为夹层结构，所述夹层内设有第一导线（11）和第二导线（12）；第一导线（11）上串接有若干电阻元件（1），所述电阻元件（1）贯穿探测直管（2）的外壁且等距离地分布在探测直管（2）外壁上下，第一导线（11）一端固定在探测直管（2）顶部上表面，第一导线（11）另一端与信息采集模块（6）电连接；第二导线（12）一端与锥形导电铜块（10）连接，所述锥形导电铜块（10）设置在探测直管（2）顶部上表面，第二导线（12）另一端与电源装置（7）电连接；电源装置（7）与信息采集模块（6）电连接，信息采集模块（6）与计算机（8）电连接；
所述的锥形导电铜块（10）与第一导线（11）之间设有间隙，探测直管（2）和壳体（9）为绝缘材质；
壳体（9）内壁设有软胶层（13），壳体（9）下部设有排水口（15），所述排水口（15）位于隔板（20）下方，壳体（9）顶部设有模拟降雨装置（18）。
2.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：模拟降雨装置（18）为空心扁壳结构，所述空心扁壳下表面设有若干孔，空心扁壳与水管（17）连通，空心扁壳通过支撑件（5）与壳体（9）连接。
3.根据权利要求2所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：所述支撑件（5）包括第一支撑杆，第一支撑杆竖直连接在壳体（9）顶部，第一支撑杆通过套筒（501）与第二支撑杆连接，第二支撑杆与空心扁壳连接，所述第二支撑杆水平设置，所述套筒（501）的筒壁贯穿有螺栓，螺栓将第一支撑杆和第二支撑杆固定。
4.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：探测直管（2）和壳体（9）为塑料材质。
5.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：探测直管（2）底部设有两个固定桩（3），隔板（20）与固定桩（3）对应位置开凿有定位孔（4），所述固定桩（3）承插在所述定位孔（4）内，定位孔（4）与固定桩（3）之间通过密封圈密封；第一导线（11）和第二导线（12）分别贯穿两个固定桩（3）。
6.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：壳体（9）下部设有穿线孔（16），穿线孔（16）位于隔板（20）下方，第一导线（11）和第二导线（12）从所述穿线孔（16）引出，且第一导线（11）和第二导线（12）与穿线孔（16）之间通过密封圈密封。
7.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：电源装置（7）为电池。
8.根据权利要求1所述的一种降雨入渗模拟装置，其特征在于：第二导线（12）与电源装置（7）正极连接，信息采集模块（6）与电源装置（7）的负极通过第一导线（11）串联连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于模拟降雨入渗技术领域，特别涉及一种降雨入渗模拟装置。
背景技术
降雨入渗现象，是基于非饱和土壤的一种雨水入渗并部分滞于土壤内部的水力现象。研究降雨入渗速率对于降雨入渗研究具有重要的意义，目前降雨入渗模拟装置存在以下缺点：
1、现有的降雨入渗模拟装置一般是将传感器置于模型边壁上进行测量，但是由于现有装置一般采用钢化玻璃或者是亚克力板材，这样会使边壁异常光滑，试验土样会与边壁存在极大的缝隙，入渗水流比较容易沿着边壁入渗，这与实际的入渗情况不符，对水的下渗速率会产生很大的影响，故而无法满足现有技术所需；
2、现有的降雨入渗模拟装置造价高昂，结构复杂，组装困难，因此无法满足现有技术所需。
实用新型内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本实用新型所提供的一种降雨入渗模拟装置，本实用新型装置结构简单，操作方便，造价较低，且测量精度可以通过改变电阻元件的间隔来实现，使得试验结果更加准确。
为了解决上述技术问题，本实用新型采取了如下技术方案来实现：
一种降雨入渗模拟装置，包括壳体，壳体内下部设有隔板，隔板将壳体分成了上下两个空间，且隔板上设有泄水孔，隔板中部竖直向上设有探测直管；所述探测直管为夹层结构，所述夹层内设有第一导线和第二导线；第一导线上串接有若干电阻元件，所述电阻元件贯穿探测直管的外壁且等距离地分布在探测直管外壁上下，第一导线一端固定在探测直管顶部上表面，第一导线另一端与信息采集模块电连接；第二导线一端与锥形导电铜块连接，所述锥形导电铜块设置在探测直管顶部上表面，第二导线另一端与电源装置电连接；电源装置与信息采集模块电连接，信息采集模块与计算机电连接；
所述的锥形导电铜块与第一导线之间设有间隙，探测直管和壳体为绝缘材质；
壳体内壁设有软胶层，壳体下部设有排水口，所述排水口位于隔板下方，壳体顶部设有模拟降雨装置。
优选的方案中，所述的模拟降雨装置为空心扁壳结构，所述空心扁壳下表面设有若干孔，空心扁壳与水管连通，空心扁壳通过支撑件与壳体连接。
优选的方案中，所述的支撑件包括第一支撑杆，第一支撑杆竖直连接在壳体顶部，第一支撑杆通过套筒与第二支撑杆连接，第二支撑杆与空心扁壳连接，所述第二支撑杆水平设置，所述套筒的筒壁贯穿有螺栓，螺栓将第一支撑杆和第二支撑杆固定。
优选的方案中，所述的探测直管和壳体为塑料材质。
优选的方案中，所述的探测直管底部设有两个固定桩，隔板与固定桩对应位置开凿有定位孔，所述固定桩承插在所述定位孔内，定位孔与固定桩之间通过密封圈密封；第一导线和第二导线分别贯穿两个固定桩。
优选的方案中，所述的壳体下部设有穿线孔，穿线孔位于隔板下方，第一导线和第二导线从所述穿线孔引出，且第一导线和第二导线与穿线孔之间通过密封圈密封。
优选的方案中，所述的电源装置为电池。
优选的方案中，所述的第二导线与电源装置正极连接，信息采集模块与电源装置的负极通过第一导线串联连接。
本专利可达到以下有益效果：
1、壳体内壁采用软胶层，使得土样填充时土体颗粒可以与软胶层紧密贴合，通过这种方法极大消除了因壳体内壁光滑，土样与壳体内壁间缝隙过大，而使得入渗水易沿边壁入渗对试验结果产生的影响;
2、本实用新型装置结构简单，操作方便，造价较低，且测量精度可以通过改变电阻元件的间隔来实现，使得试验结果更加准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
图1为本实用新型整体结构图；
图2为本实用新型探测直管结构图。
图中： 电阻元件1、探测直管2、固定桩3、定位孔4、支撑件5、套筒501、信息采集模块6、电源装置7、计算机8、壳体9、锥形导电铜块10、第一导线11、第二导线12、软胶层13、泄水孔14、排水口15、穿线孔16、水管17、模拟降雨装置18、隔板20。
具体实施方式
优选的方案如图1所示，一种降雨入渗模拟装置，包括壳体9，壳体9内下部设有隔板20，隔板20将壳体9分成了上下两个空间，且隔板20上设有泄水孔14，隔板20中部竖直向上设有探测直管2；所述探测直管2为夹层结构，所述夹层内设有第一导线11和第二导线12；第一导线11上串接有若干电阻元件1，所述电阻元件1贯穿探测直管2的外壁且等距离地分布在探测直管2外壁上下，第一导线11一端固定在探测直管2顶部上表面，第一导线11另一端与信息采集模块6电连接；第二导线12一端与锥形导电铜块10连接，所述锥形导电铜块10设置在探测直管2顶部上表面，第二导线12另一端与电源装置7电连接；电源装置7与信息采集模块6电连接，信息采集模块6与计算机8电连接；
所述的锥形导电铜块10与第一导线11之间设有间隙，当雨水入渗时锥形导电铜块10与第一导线11导通，探测直管2和壳体9为绝缘材质；
壳体9内壁设有软胶层13，且所述软胶层13表面凹凸不平，壳体9下部设有排水口15，所述排水口15位于隔板20下方，壳体9顶部设有模拟降雨装置18。
优选的方案如图1所示，模拟降雨装置18为空心扁壳结构，所述空心扁壳下表面设有若干孔，空心扁壳与水管17连通，空心扁壳通过支撑件5与壳体9连接。
优选的方案如图1所示，所述支撑件5包括第一支撑杆，第一支撑杆竖直连接在壳体9顶部，第一支撑杆通过套筒501与第二支撑杆连接，第二支撑杆与空心扁壳连接，所述第二支撑杆水平设置，所述套筒501的筒壁贯穿有螺栓，螺栓将第一支撑杆和第二支撑杆固定。
优选的方案如图1所示，探测直管2和壳体9为塑料材质。
优选的方案如图1和图2所示，探测直管2底部设有两个固定桩3，隔板20与固定桩3对应位置开凿有定位孔4，所述固定桩3承插在所述定位孔4内，定位孔4与固定桩3之间通过密封圈密封；第一导线11和第二导线12分别贯穿两个固定桩3。
优选的方案如图1所示，壳体9下部设有穿线孔16，穿线孔16位于隔板20下方，第一导线11和第二导线12从所述穿线孔16引出，且第一导线11和第二导线12与穿线孔16之间通过密封圈密封。
优选的方案如图1所示，电源装置7为电池，电池的型号为LRS-350-24。
优选的方案如图1所示，第二导线12与电源装置7正极连接，信息采集模块6与电源装置7的负极通过第一导线11串联连接。
整个装置的工作原理如下：
在使用时，选择要试验的土样，将土样填充进壳体9内，土样填充的高度高于探测直管2；
通过调节水管17的水量来调节模拟降雨装置18的水量大小，开启电源装置7、信息采集模块6和计算机8；
水下渗刚接触到锥形铜块10时，电路接通，这时电路中的电阻元件1最多，电流最小，水浸润至锥形铜块10处，随着水继续向下入渗，接通到第二个电阻元件1时，由于水的电阻比单个电阻元件1的要小很多，则会导致第一个电阻元件1短路，此时接入电路中的电阻元件1会减小一个，此时电流增大，水浸润至第二个电阻元件1处，基于此种原理，通过不同电流的采集，在已知各电阻元件1位置的前提下，可用计算机将电流信息与时间拟合计算，最终输出降雨入渗速率的大小和渗流的位置信息；
信息采集模块6采用16路通道的DAM-3055型信息采集器，其采集精度为±1%，信息采集模块6作用是电流信息收集并输出；所述计算机8采用C#、Fortran混合编程实现数据的实时采集与处理；
所述电阻元件1之间相隔1cm，根据实际需要可调节间距大小从而提高计算精度。
上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920034334.9
申请日:2019-01-09
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:42(湖北)
授权编号:CN209471023U
授权时间:20191008
主分类号:G01N 15/08
专利分类号:G01N15/08;G01N13/04
范畴分类:31E;
申请人:三峡大学
第一申请人:三峡大学
申请人地址:443002 湖北省宜昌市西陵区大学路8号
发明人:徐晓蔚;管锦坤
第一发明人:徐晓蔚
当前权利人:三峡大学
代理人:成钢
代理机构:42103
代理机构编号:宜昌市三峡专利事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计
标签：表面电阻论文;