测量原理:
TDR(时域反射,Time Domain Reflectometry)基本原理是高频电磁波脉冲沿传输线在土壤中传播的速度依赖于土壤的介电常数,而介电常数主要受土壤水分含量支配,根据电磁波在介质中传播频率计算出土壤的介电常数,从而利→用土壤介电常数和土壤体积含水量之间的经验关系计算出土壤含水量。
优点:
◆ 测量简便
◆ 测定速度快,精度高
◆ 无放射性,适用于长期定位观测
◆ 数据传输灵活,多种通讯方式可选
TDR100(时域反射)系统:
可实时采集存储原始波形的研究级TDR测量仪器。
TDR测量〖系统由TDR100时域反射计,CR系列数据◥采集器、TDR探头、SDMX50系列多路连接器、PCTDR软件、Loggernet软件以∑ 及对应的供电、通讯等模块组成。数据采集☆器连接TDR100主机,实现全自动测⊙量,一个SDM系列扩展板可接8个TDR土壤水分探头,SDM扩展和数采之间通过同轴缆来连接,SDM扩展板均配有ㄨ专用机箱,可根据现场安装探头需求来灵活掌握位置,可有效节约土壤水分探头的线缆长度。用户可自定义设置,使其在测量土壤体积含水量和电导率的准确性和可靠性方面更加灵活。
特点:
◆ 使用简便,低功耗,性能卓越
◆ 无破坏,可※进行长期的、实时土壤监测
◆ 土壤水分、电导率ぷ或反射波形的采集仅需2s
◆ 可同时测量512个TDR探针
◆ 运用PCTDR软件〗进行系统设置非常便利
◆ 工作温度范围-40℃~+55℃
岩土体变形测量应用:
TDR100可用于检测岩土¤体变形,监测与山体滑坡、采矿及建筑活动相关的变形状况,同轴电缆置于钻孔内,并以砂浆填充同轴线缆与钻孔之间的空隙,以保证同轴电缆■与周围土体或岩体同步变形。
TDR100激发的电磁脉冲沿同轴电缆向深处传播,滑坡土体或岩ω体的位移和变形将使同轴电缆产生局部剪切、拉伸变形,从而引起同轴电〗缆局部特性阻抗的改变,电磁波将在这些区域发生反射,并反应于反射信号中,根□ 据反射信号的返回时间及后射系数大小便可确定埋置于土体中的同轴电缆变形的位置以及变形量的大小,从而得到滑动面的位置及位移。
TDR系统可以将CR系列数据采集器与一个TDR100反射计一起安装在野外防护机箱内,数采使用指令控制电缆】测试仪的工作;只在测量时供电,大大降低了电源需求,数采数字化『存储电缆测试系列的波形数据,可实现无人值◥守工作。
土壤水分测量应用:
一个Campbell数据采集器可最多同时连接并控制16个TDR100时域反射计,从而实现大范围的组网测量。该TDR系统包括多种类型的土壤探头,用户可根据测量深□度、土壤类型等的不同需要选择不同类型的探头。一套TDR系统可最多连接512个TDR土壤水分探头。
PCTDR软件能够提供系统控制、对监测数据的处理和故障诊断等功能。
TDR土壤探头:
由三根探针和一个托体组成,可在恶劣环境中使用。探针电阻随着土壤介电常数的变化而变化。由于土壤介电常数由当前含水量而决定,因此通过反射测量法就可以推断出土壤的体积含水量。土壤电导率由应用脉冲的变化决定。多个类型的传感器的主要区别在:适用土√壤类型以及电缆长度,主要参数见下表。
传感器型号 | 探针尺寸 | 水分测量精度 | 适用▓土壤电导率要求 | 线缆类型 | 最大线缆长度 |
CS605 | 探针长30.0cm 探针直径0.48cm 探头:10.8*7.0*1.9cm | ±2.5%(干土) ±0.6%(饱和土) | ≤1.5dS/m (低电导率土壤) | RG58 | 15m |
CS610 | RG8 | 25m | |||
CS630 | 探针长15.0cm 探针直径0.318cm 探头:5.75*4.0*1.25cm | ≤3.5dS/m (高电导率土壤) | RG58 | 15m | |
CS635 | LMR-200 | 25m | |||
CS640 | 探针长7.5cm 探针直径0.159cm 探头: 4. 5*2.2*1.0cm | ≤5.0dS/m (高电导率土壤) | RG58 | 15m | |
CS645 | LMR-200 | 25m |