TDR100型時域反射計水分分析系統(tǒng)

一、概述

時域反射計（TDR）廣泛用于測量土壤體積含水量、體積電導(dǎo)率和巖體變形。TDR測量沒有破壞性，并能提供很好的精確度和準(zhǔn)確度。
TDR系統(tǒng)的主要組件是CSI 數(shù)據(jù)采集器、TDR100反射計、SDMX50系列同軸多路器、連接電纜和TDR探頭。
TDR100 由Windows 軟件PCTDR 控制，或在CR10X或CR23X 數(shù)采中使用TDR100 指令控制。通常情況是，系統(tǒng)由用戶提供的深充電池供電，使用20W 的太陽能電池板充電。可能安裝交流電源的地方是CR10X使用的PS12LA 密閉可充電池或CR23X的可充電池。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

該產(chǎn)品主要有SDMX50 系列擴(kuò)展板、TDR 外殼、土壤水分測量探頭、巖體變形測量幾部分。

三、系統(tǒng)介紹

TDR100 時域反射計
緊湊的低價格反射計，為可遠(yuǎn)程使用設(shè)計。檢測土壤和其它多孔隙介質(zhì)的體積含水量可用于巖體變形測量。當(dāng)與SDM50 系列同軸多路器通訊時，使用 Campbell 公司的SDM通訊協(xié)議，CR10X 和CR23X 數(shù)采數(shù)采使用119 號指令控制TDR100，由PCTDR Windows 軟件支持英文資料。
當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置和處理故障時顯示波形，顯示內(nèi)容包括體積含水量和電導(dǎo)率。切換SDMX50通道采集波形和派生數(shù)據(jù)文件。進(jìn)行電導(dǎo)率測量時需檢測探頭常數(shù)值。

SDMX50 系列擴(kuò)展板
SDMX50 系列擴(kuò)展板是八通道同軸切換設(shè)備，用在 TDR 系統(tǒng) 中。三個層級的切換允許多達(dá)512 個土壤體積含水量或巖體變形電纜連接到一個 TDR100。在自動測量中擴(kuò)展板由一個CR10X 或CR23X 數(shù)采控制。當(dāng)使用PCTDR 時或連接到一臺PC 機(jī)時，擴(kuò)展板可由TDR100 控制。有三個擴(kuò)展板可選：SDMX50，SDMX50LP 和SDMX50SP。這幾種都提供可靠和可編程的通道選擇，但在一定安裝方法范圍內(nèi)打包不同，也允許一定的靈活性。

SDMX50 包括
帶安裝后板的8 通道多路器
帶固定硬件的10" x 12" 野外機(jī)箱
后板打孔以減小傳感器電纜應(yīng)變機(jī)箱附件（綁扎帶、干燥包、濕度指示試紙和管道密封膠泥）
SDMX50LP 包括
8通道同軸擴(kuò)展板，用用戶提供的部件固定到后板綁扎帶，固定傳感器電纜到機(jī)箱后板
SDMX50XP 包括
8通道同軸多路器，帶1"空間的小固定底座減小電纜應(yīng)變的支架，使用在標(biāo)準(zhǔn)的CSI 機(jī)箱中或用戶提供的野外機(jī)箱中，綁扎帶，固定傳感器電纜到支架。
注意：在SDMX50 系列擴(kuò)展板中減小同軸電纜的應(yīng)變是很重要的。電纜自重或張力可能損壞擴(kuò)展板，導(dǎo)致通訊的斷續(xù)或致命的終斷等嚴(yán)重后果。

TDR 機(jī)箱
16 x 18" 機(jī)箱白色，材質(zhì)為玻璃纖維加固聚酯。用于保護(hù) TDR 系統(tǒng)組件免除天氣、高濕度和灰塵的影響。包括2 條SDM 電纜、1 條同軸纜、接地線和機(jī)箱附件。

TDR 探頭
CS605
3針設(shè)計，針長30cm，直徑0.48cm，針外部間距4.5cm。RG58 電纜，按用戶要求長度提供，建議電纜長度為15m，在起伏不平環(huán)境中允許使用尖銳的大直徑針和大環(huán)氧頭。
CS610
3 針設(shè)計，針長30cm，直徑0.48cm，針外部間距4.5cm。低衰減RG8 電纜，用戶要求長度，建議電纜長度為25m，在某些應(yīng)用中更長電纜可提供好的結(jié)果。在起伏不平環(huán)境中允許使用尖銳的大直徑針和大環(huán)氧頭注：當(dāng)電纜長于15m 時建議使用CS610

巖體變形測量
時域反射計可用于檢測巖體內(nèi)的變形。該系統(tǒng)通常用于顯示與滑坡、采礦以及建筑活動相聯(lián)系的變形。
一定長度的同軸電纜，埋入所鉆的孔內(nèi)，作為系統(tǒng)的傳感器。電子脈沖沿同軸纜向下發(fā)送，反射脈沖與同軸纜的變形相關(guān)，或與重建的參考點（褶皺）相關(guān)。結(jié)果蹤跡中偏移區(qū)反映了沿電纜的拉張或剪切帶。
TDR最初用作定位同軸傳輸電纜中破裂的系統(tǒng)。由電纜測試儀或反射計發(fā)出電子脈沖沿附屬同軸電纜傳輸（Moffit，1964）。沿電纜傳輸不連續(xù)會導(dǎo)致部分或全部信號反射。測量傳播消逝時間和反射信號強(qiáng)度；傳播時間指示不連續(xù)距離（+-2%）；反射信號強(qiáng)度與電纜變形程度有關(guān)（Oonnor 和 Dowding，1984）。
Panek 和 Tesch（1981），Oonnor 和 Dowding（1984）應(yīng)用TDR 測量巖體變形。同軸電纜置于鉆孔內(nèi)，埋入地中。在所測量的沿電纜間隔位置的褶皺，反射部分傳輸信號，在確定變形帶與深度的相互關(guān)系方面提供了一種更精確的尺度（Dowding、Su 和Oonnor，1989）。褶皺表現(xiàn)為沿波形蹤跡的負(fù)極性情況。波形偏移指示了變形帶；偏移極性指示一個帶是否在經(jīng)歷拉張或剪切變形。
我公司的TDR 系統(tǒng)已經(jīng)優(yōu)化，可遠(yuǎn)程使用。一個CR10X 或CR23X 數(shù)采與一個TDR100 反射計一起安裝在抗天氣干擾機(jī)箱內(nèi)。數(shù)采使用119 號指令控制電纜測試儀的工作；只在測量時才供電。這顯著減小了電源需求。數(shù)采數(shù)字化存儲電纜測試系列的波形數(shù)據(jù)，因而允許系統(tǒng)在無人值勤模式下工作。
通過通訊采集數(shù)據(jù)。還可以通過通訊給數(shù)采編程，使檢測目標(biāo)帶成為可能。多路器由數(shù)采控制，允許最多測試512 個電纜。因為某些特定安裝情況下需要特定的電纜，也由于與運(yùn)輸大長度同軸電纜有關(guān)的運(yùn)輸費用以及后勤工作難題，Campbell 公司建議用戶從當(dāng)?shù)氐碾娮釉O(shè)備供貨商購買合適的同軸電纜。