一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据监测技术领域，具体涉及一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法和装置，通过对至少两块尺寸和材质完全相同的岩样进行浸泡处理，使所有岩样达到完全饱水状态，在其中一块岩样表面打孔放入传感器，将所有岩样处于相同的空气环境中，周期性记录传感器的信号值和不具有孔洞岩样的体积含水率，通过对相同时刻记录的传感器信号值和岩样体积含水率建立线性映射关系，得到传感器信号值与岩样体积含水率的转换公式，最后，根据获取的介电常数与传感器信号值的转换公式，计算得到介电常数与岩石体积含水率的转换公式，从而解决目前缺少将传感器信号值换算为岩石含水率的经验公式，无法通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的问题。体积含水率的问题。体积含水率的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法和装置


[0001]本专利技术涉及数据监测
，具体涉及一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法和装置。

技术介绍

[0002]岩石风化是引起石质文物破坏的重要地质过程，有效探明引起岩石风化的水分来源是石质文物保护领域亟需解决的问题。由于岩石具有一定吸湿性，岩石水分含量会体现为岩石含水率变化，对岩石含水率进行监测是调查水分来源的有效手段。然而，无法通过传统称重方式对石质文物含水率进行原位监测，岩石水分的原位动态监测是一个难题。因此，基于频域反射技术（Frequency
‑
Domain Reflectometry, FDR）和时域反射技术（Time
‑
Domain Reflectometry, TDR）的岩土体含水率动态监测手段是实现多孔介质水分原位监测仅有的有效手段，其基本原理是通过高频电磁波监测得到介质的介电常数（ε），从而输出传感器信号值（RAW），再利用传感器信号值与体积含水率之间的经验关系计算出含水率。
[0003]该类技术针对土壤含水率监测有较成熟的经验公式，可以将输出的传感器信号值换算为土壤含水率，但是，现有技术中，缺少将传感器信号值换算为岩石含水率的经验公式，无法通过岩石介电常数计算岩石体积含水率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法和装置，以克服目前缺少将传感器信号值换算为岩石含水率的经验公式，无法通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面，本申请提供了一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法，包括：获取用户指令，并根据所述用户指令，采集至少两块尺寸和材质完全相同的岩样；根据所述用户指令，在其中一块所述岩样表面进行钻孔，并对所有所述岩样进行浸泡处理，使所有所述岩样达到完全饱水状态；获取用户测量指令，并根据所述用户测量指令，将所有所述岩样置于相同的空气环境中；根据所述用户测量指令，在具有孔洞中的所述岩样中插入5TE体积含水量传感器；根据预设的获取间隔，周期性的记录所述5TE体积含水量传感器的信号值及不具有孔洞的所述岩样的体积含水率；对相同时刻记录的所述5TE体积含水量传感器的信号值和所述岩样的体积含水率建立线性映射关系，得到所述5TE体积含水量传感器的信号值与所述岩样的体积含水率的转换公式；获取介电常数与所述5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式；根据所述5TE体积含水量传感器的信号值与所述岩样的体积含水率的转换公式和
所述介电常数与所述5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式，计算得到介电常数与岩石体积含水率的转换公式。
[0006]进一步的，以上所述的方法，所述岩样的高度大于10厘米，所述岩样的宽度或直径大于8厘米。
[0007]进一步的，以上所述的方法，所述根据所述用户指令，在其中一块所述岩样表面进行钻孔，并对所有所述岩样进行浸泡处理，使所有所述岩样达到完全饱水状态，包括：根据所述用户指令，在其中一块所述岩样表面，以垂直所述岩样表面的形式进行钻孔，并确保所述5TE体积含水量传感器能够完全插入；对所有所述岩样进行浸泡处理，使所有所述岩样达到完全饱水状态。
[0008]进一步的，以上所述的方法，所述根据预设的获取间隔，周期性的记录所述5TE体积含水量传感器的信号值及不具有孔洞的所述岩样的体积含水率，包括：根据预设的获取间隔，周期性的记录所述5TE体积含水量传感器的信号值和不具有孔洞的所述岩样的重量值；根据不具有孔洞的所述岩样的重量值通过称重法获得不具有孔洞的所述岩样的体积含水率。
[0009]进一步的，以上所述的方法，所述5TE体积含水量传感器的信号值与所述岩样的体积含水率的转换公式为：，其中RAW为传感器输出的信号值，θ为岩石体积含水率，a和b通过所述5TE体积含水量传感器信号值与所述岩样体积含水率的线性映射关系得到。
[0010]进一步的，以上所述的方法，所述介电常数与所述5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式为：，其中ε为介电常数。
[0011]另一方面，本申请还提供了一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的装置，包括处理器和存储器，所述处理器与存储器相连：其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；所述存储器，用于存储所述程序，所述程序至少用于执行以上任一项所述的方法。
[0012]本专利技术的有益效果为：本申请首先获取用户指令；根据用户指令，采集至少两块尺寸和材质完全相同的岩样；根据用户指令，在其中一块岩样表面进行钻孔，并对所有岩样进行浸泡处理，使所有岩样达到完全饱水状态；获取用户测量指令，并根据用户测量指令，将所有岩样置于相同的空气环境中；根据用户测量指令，在具有孔洞中的岩样中插入5TE体积含水量传感器；根据预设的获取间隔，周期性的记录5TE体积含水量传感器的信号值及不具有孔洞的岩样的体积含水率；对相同时刻记录的5TE体积含水量传感器的信号值和岩样的体积含水率建立线性映射关系，得到5TE体积含水量传感器的信号值与岩样的体积含水率的转换公式；获取介电常数与5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式；根据5TE体积含水量传感器的信号值与岩样的体积含水率的转换公式和介电常数与5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式，计算得到介电常数与岩石体积含水率的转换公式。在本申请中，通过对至少两块尺寸和
材质完全相同的岩样进行浸泡处理，使所有岩样达到完全饱水状态，在其中一块岩样表面打孔，并将所有岩样处于相同的空气环境中，在具有孔洞的岩样中放入5TE体积含水量传感器，根据预设的时间间隔周期性记录5TE体积含水量传感器的信号值和不具有孔洞岩样的体积含水率，通过对相同时刻记录的5TE体积含水量传感器的信号值和岩样的体积含水率建立线性映射关系，得到5TE体积含水量传感器的信号值与岩样的体积含水率的转换公式，最后，根据获取的介电常数与5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式，计算得到介电常数与岩石体积含水率的转换公式，从而解决目前缺少将传感器信号值换算为岩石含水率的经验公式，无法通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的问题。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本专利技术一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法一种实施例提供的流程图；图2是本专利技术一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的装置一种实施例提供的结构示意图。
具体实施方式
[0015]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过岩石介电常数获得岩石体积含水率的方法，其特征在于，包括：获取用户指令,并根据所述用户指令，采集至少两块尺寸和材质完全相同的岩样；根据所述用户指令，在其中一块所述岩样表面进行钻孔，并对所有所述岩样进行浸泡处理，使所有所述岩样达到完全饱水状态；获取用户测量指令，并根据所述用户测量指令，将所有所述岩样置于相同的空气环境中；根据所述用户测量指令，在具有孔洞中的所述岩样中插入5TE体积含水量传感器；根据预设的获取间隔，周期性的记录所述5TE体积含水量传感器的信号值及不具有孔洞的所述岩样的体积含水率；对相同时刻记录的所述5TE体积含水量传感器的信号值和所述岩样的体积含水率建立线性映射关系，得到所述5TE体积含水量传感器的信号值与所述岩样的体积含水率的转换公式；获取介电常数与所述5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式；根据所述5TE体积含水量传感器的信号值与所述岩样的体积含水率的转换公式和所述介电常数与所述5TE体积含水量传感器的信号值的转换公式，计算得到介电常数与岩石体积含水率的转换公式。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述岩样的高度大于10厘米，所述岩样的宽度或直径大于8厘米。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户指令，在其中一块所述岩样表面进行钻孔，并对所有所述岩样进行浸泡处理，使所有所述岩样达到完全饱水状态，包括：根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋小伟，欧阳恺皋，牛然，毛德强，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：