1.一种不同酸碱度下土壤电阻非线性的试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步:搭建一种不同酸碱度土壤电阻非线性的试验平台:试验平台包括:试验箱(01),试验箱(01)左侧壁设置有左铜电极(04),试验箱(01)右侧壁还设置有右铜电极(05),左铜电极(04)和右铜电极(05)均为竖直圆盘并分别紧贴试验箱(01)左侧与右侧内壁;还包括接地装置(11)、冲击电流发生器(12)、分压器(13)、电流采集模块(14)、上位机(15)、高压电缆(16)、电缆接头(17)、铜导线(18)以及一字螺钉(02);
其中:冲击电流发生器(12)输出端连接到分压器(13)的高压端,冲击电流发生器(12)接地端连接到接地装置(11),分压器(13)的高压端通过高压电缆(16)连接到电缆接头(17),电缆接头(17)与左铜电极(04)连接;右铜电极(05)通过铜导线(18)连接到冲击电流发生器(12)接地端,接地端连接到接地装置(11);分压器(13)的接地端连接到接地装置(11),分压器(13)的通信端连接到上位机(15);电流采集模块(14)通信端连接到上位机(15),电流采集模块(14)测量端连接到铜导线(18);
第二步:测定土壤试品酸碱度并填充:使用酸碱度调节剂调节土壤试品的酸碱度为pH,使用pH试纸测试土壤酸碱度,待三次测试结果稳定在试验设定酸碱度值为pH时,打开试验箱(01)的上面板,填充满土壤试品后盖住上面板,拧紧一字螺钉(02);
第三步:测量土壤试品在当前酸碱度时的电压与电流:开启冲击电流发生器(12),通过分压器(13)测量左铜电极(04)和右铜电极(05)间的电压并传输给上位机(15),通过电流采集模块(14)测量流经铜导线(18)的电流并传输给上位机(15);
第四步:评估土壤电阻非线性特性:上位机(15)通过得到的电压和电流信号,获取冲击电阻全时域R(t)波形曲线,并进行土壤电阻非线性特性的评估;
计算R(t)min与k的复合评判因子q1:
式中,电阻最小值R(t)min为R(t)波形曲线中电阻最小值,电阻最大值R(t)max为R(t)波形曲线中电阻最大值,下降时间Δt1表示R(t)从R(t)max下降到R(t)min的时间间隔;平均下降速率k表示R(t)从R(t)max下降到R(t)min的平均下降速率;其中:计算R(t)min与Δt1的复合评判因子q2:
计算修正系数k1:
式中,pH为当前的酸碱度,γ为最小曲率半径,其中:
其中,
式中,tm∈[ta+0.1,tb),ta为R(t)max对应时刻,tb为R(t)min对应时刻,上式表示计算R(t)波形曲线在下降的时间段内,从ta+0.1时刻,每次间隔0.1μs,计算各个时刻的曲率半径,由此可计算出其中最小的曲率半径;
计算评判余项q3:
q3=0.01388log(0.389Δt1+0.464Δt2-41.15)-0.0447log(R(t)min+1.08)式中,有效恢复时间Δt2表示R(t)从电阻最小值R(t)min恢复到有效恢复电阻R(t)eff的时间;其中:R(t)eff=R(t)min+0.8(R(t)max-R(t)min),R(t)eff表示R(t)从电阻最小值R(t)min逐渐恢复,当恢复量为80%最大下降差值(R(t)max-R(t)min)时所对应的电阻值;
计算土壤在该冲击电流与当前酸碱度下的电阻非线性特性评判因数q:
q=k1(q1+q2)+q3
当q∈(0,0.25]时,表征土壤电阻非线性特性较弱,当q∈(0.25,0.65]时,表征土壤电阻非线性特性一般,当q∈(0.65,0.9]时,表征土壤电阻非线性特性较强,当q∈(0.9,1]时,表征土壤电阻非线性特性极强;
第五步:不同酸碱度土壤电阻非线性试验:根据试验要求,调制不同酸碱度的土壤试品,重复第二步至第四步,进行不同酸碱度下的土壤电阻非线性试验。