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一种基于光纤光栅的土壤基质吸力监测装置及方法

发布时间: 2023-10-09

基本信息

合作方式: 技术转让
成果类型: 发明专利
行业领域:
电子信息技术
成果介绍
本发明公开了一种基于光纤光栅的土壤基质吸力监测装置及方法。包括陶土棒、应变传感器、光纤光栅解调仪、计算机。将饱和状态的陶土棒埋置土壤,待陶土棒与土壤达到水势平衡后开启光纤光栅解调仪,装有应变传感器的活塞会随着土壤基质吸力的变化发生位移,从而引起弹性钢片和黏贴于弹性钢片上的FBG-1产生应变,导致FBG-1的波长发生改变,并由光纤光栅解调仪接收,FBG-2对弹性钢片和FBG-1进行温度补偿,从而获得剔除温度影响后的FBG-1应变值,通过电子土壤张力计标定实验建立的土壤基质吸力与FBG-1应变值之间的函数关系,得到FBG-1应变值所对应的土壤基质吸力,实现监测土壤基质吸力的目的。本发明具有稳定性好、响应速度快、防水性好、操作简单、可实时监测等优点。
成果亮点
本发明装置包括陶土棒、应变传感器、光纤光栅解调仪、计算机;所述的陶土棒包括陶土头、亚克力管、橡胶螺纹帽;所述的应变传感器包括保护壳、保温材料、活塞、弹性钢片、光纤光栅(FBG-1和FBG-2)和铠装光缆;陶土棒与应变传感器之间的连接方式为螺纹连接;应变传感器的弹性钢片两端分别用黏合剂黏贴于活塞和保护壳内壁上,FBG-1用黏合剂黏贴于弹性钢片上;FBG-2与FBG-1平行放置于弹性钢片上,并且无需黏贴于弹性钢片上;在保护壳出口处,FBG-1和FBG-2与铠装光纤相连,并在相连处设置防折套,防折套与保护壳之间未紧密结合,保持其与大气连通;铠装光纤通过跳线与光纤光栅解调仪相连,光纤光栅解调仪与计算机相连。 所述的陶土棒应定期检查是否需要加水,检查周期为3~5个月。 所述的陶土头是一种孔径微小、分布均匀的陶土。 所述的橡胶螺纹帽具有良好的气密性,亚克力管具有高强度、不易碎、绿色环保等特点。
团队介绍
发明人:李杰、朱鸿鹄、王家琛、程刚、刘喜凤、刘天翔、刘威 南京大学,简称“南大”,位于江苏省南京市,系中华人民共和国教育部直属、中央直管副部级建制的全国重点大学,位列国家“双一流”、“985工程”、“211工程”重点建设高校,入选“珠峰计划”、“强基计划”、“111计划”、“2011计划”,为九校联盟(C9)、中国大学校长联谊会、环太平洋大学联盟、21世纪学术联盟、全球大学高研院联盟、国际应用科技开发协作网、东亚研究型大学协会、亚洲校园、金砖国家大学联盟、新工科教育国际联盟、中国高校行星科学联盟、长三角研究型大学联盟、学位授权自主审核单位、长三角可持续发展大学联盟  、中俄综合性大学联盟 、长三角高校智库联盟成员,首批国家级双创示范基地、国家大学生创新性实验计划、大学通识教育联盟
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”大地感知与智慧控灾技术产业科技服务团 (中国岩石力学与工程学会) 评价时间:2023-11-30

施斌

南京大学

教授

综合评价

从技术角度来看,基于光纤光栅的土壤基质吸力监测装置及方法是一种创新的土壤监测技术,具备许多优点,如非侵入性、实时监测能力和高灵敏度等。专家们普遍认为,此技术具有潜力,并展示出在土壤水分监测领域的广阔应用前景。 然而,专家们也指出一些挑战和改进的方向。首先,该技术需要进行更多的验证和实地测试,以确保其在不同土壤类型和环境条件下的准确性和可靠性。其次,装置的部署和操作需要具备技术专业知识和技能,因此培训和支持是必要的。此外,数据的处理和解读也需要进一步发展,以提供更加直观和实用的结果和建议。 综上所述,基于光纤光栅的土壤基质吸力监测装置及方法的专家组意见认为该技术具有潜力和发展前景,但仍需要进一步的研究和改进,以满足不同环境和应用场景的需求,并确保其可靠性和可操作性。
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