[发明专利]一种同步测量基体介质密度和水分含量的装置

说明书

技术领域

本发明属于利用电磁波或粒子辐射来测试或分析材料技术领域，特别是一种利用γ源和电磁波同步测量基体介质密度和水分含量的装置。 

背景技术

对于以泥土、沙石混合物等为原料的压实材料进行密度和水分现场测定，在水库坝基建设、铁路、公路路基等建筑施工中，具有广泛而重要的应用。基体的压实密度和水分含量与基体质量和基体耐久稳定性密切相关，是两个需要严格控制的质量指标。施工中需要对基体进行分层碾压，使基体的压实密度和水分含量达到相应的施工质量标准。对于碾压质量的现场快速检测是确保施工质量达标的有效手段。现行的作法是采用表层型核子密度水分仪对各种土、石等地基工程碾压质量进行现场检测。表层型核子密度水分仪采用γ-射线测量介质密度，采用快中子被氢原子慢化测量介质含水量，两种方法同机联用，同步测定含水量和介质密度。由于中子源Am-241-Be的强放射性和长的半衰期，其采购、使用、保管均由国际反恐大环境的影响而受到越来越严格的控制，基于非中子源的水分含量测定方法与装置的研发意义重大。 

美国专利(专利号：US8071937B2，授权日：2011.12.6.)公开了基于非中子源的基体介质密度和水分含量测量方法、测量系统及计算方法，测量系统包括相互独立的密度测量部分和水分测量部分，其密度测量部分包括γ-射线辐射源和辐射传感器，水分测量部分包括电磁场发生器和电磁传感器。其计算方法部分详细介绍了电磁测量水分含量的原理及计算方法。其密度测量部分和水分测量部分是相互独立的，密度测量和水分测量过程是相互分离的，且水分测量仅限于介质表面，未就如何实现基于非中子源的基体介质密度和水分含量同步测定、特别是土壤深处，如常见的20厘米到30厘米深度处水分的测定给出具体可行的解决方案。 

中国实用新型专利说明书(公告号：CN201035151Y，公告日：2008.3.12)公开了一种核子频域水分-密度联用测试仪，含有机座、显示屏和CPU集成电路板，机座设有可升降的γ-射线源杆和γ-射线探测器，同时还设有频域水分探测头和压杆组件，水分探测头由电极、高频电流发生器及电流输出接口组成，压杆组件含压杆和压力块，压杆一端铰接在机座上，压力块通过压杆可推动频域水分测量探头向下运动，从而将探头压 入待测土层内进行水分检测。此方案可以测量除基体表层以外的一定深度处水分的含量，但仍存在如下问题：一、密度测量部分和水分测量部分相互独立，不能实现基体介质密度和水分同步测定；二、只有比较尖锐的水分探头如针形探测头才能保证深入土壤深处，且每次测量都可能伤及探头，或者需要特殊防护的探头。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种同步测量基体介质密度和水分含量的装置，可以在同一时间、同一地点实现基于非中子源的基体介质密度和水分含量测定，特别是可以准确测量土壤深处的水分含量。 

实现本发明目的的技术解决方案为：一种同步测量基体介质密度和水分含量的装置，包括底座和主电路板，底座的一侧设有竖直的支撑杆和源杆，源杆的下端设γ-源腔室，底座的另一侧的底部设有γ-射线探测器，一水平设置的手柄与源杆连接，在源杆的γ-源腔室之上依次设有水分传感器和PCB密封舱室，水分传感器与PCB密封舱室内的水分传感器测量电路电连接，水分传感器测量电路与主电路板电连接。 

优选地，支撑杆是中空的，支撑杆的侧面开有竖向导缝，源杆置于支撑杆内，手柄一端与源杆固定连接，另一端通过支撑杆的竖向导缝伸出，并可沿该竖向导缝带动源杆一起上下移动。 

进一步优选，水分传感器测量电路与主电路板的电连接这样形成：源杆也是中空的，在中空的源杆内设有滑杆，滑杆上下端部受限于手柄，可在两端部范围内相对于手柄上下滑动，滑杆下端接下弹簧，下弹簧的下端与PCB密封舱室上端相接，滑杆上端接上弹簧，上弹簧上端接支撑杆的顶盖，电缆经下弹簧、滑杆和上弹簧，一端经PCB密封舱室与水分传感器测量电路相连，另一端经顶盖与主电路板相连。 

作为改进，支撑杆的外侧设有容纳电缆的竖向侧槽。 

优选地，上弹簧与下弹簧在自然状态下的长度比为1∶2～4。 

优选地，滑杆的长度为15～25厘米。 

作为进一步改进，在支撑杆上与竖向导缝相对位置的侧壁上开有定位孔，手柄内设有定位制动阀和带弹簧的定位制动阀扳机，定位制动阀可在定位制动阀扳机的作用下与定位孔结合或分离。 

优选地，水分传感器为由非金属材料固定且相互绝缘的两块截面呈圆弧状的金属片组成的圆柱状部件。