一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置及方法，裝置包括探針、主控單元；主控單元包括電極極性檢測(cè)模塊、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊、A/D模塊、場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊、控制模塊。探針插入電動(dòng)修復(fù)的土壤中，將采集的電壓信號(hào)輸出給主控單元，主控單元對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行基準(zhǔn)校正、模數(shù)轉(zhuǎn)換、并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)計(jì)算出電場(chǎng)強(qiáng)度值。方法包括對(duì)探針采集的污染土壤的電壓信號(hào)進(jìn)行處理、并根據(jù)設(shè)置的參數(shù)計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效提高電動(dòng)修復(fù)效率。
【專利說(shuō)明】一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電動(dòng)修復(fù)中土壤電場(chǎng)監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說(shuō)是一種用于污染土壤電動(dòng) 修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電動(dòng)修復(fù)方法污染土壤是目前一種新興技術(shù)。污染土壤電動(dòng)修復(fù)是將電極插入到 污染土壤中，形成電極矩陣，施加微弱直流電形成電場(chǎng)，在電動(dòng)效應(yīng)的作用下，能夠有效去 除土壤中的污染物。
[0003] 前期研究結(jié)果表明，電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，土壤中有機(jī)污染物的降解效率與電勢(shì)降存 在正相關(guān)（Lietal.，2014)，重金屬污染物的遷移速率也與電場(chǎng)強(qiáng)度密切相關(guān)。因此，電場(chǎng) 強(qiáng)度等電場(chǎng)指標(biāo)是影響污染土壤電動(dòng)修復(fù)效率的重要因素。
[0004] 作為有別于水的復(fù)雜介質(zhì)，目前土壤在外加電場(chǎng)條件下的電場(chǎng)強(qiáng)度的空間分布僅 能夠靠理論計(jì)算得到（Lietal.，2010)，而土壤介質(zhì)的不均一性，造成了實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度與 理論值之間的空間差異。此外，電場(chǎng)指標(biāo)除了受外加電壓的影響，還受到土壤性質(zhì)的影響， 例如土壤類型、含水率、鹽基離子總量等。而在污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中，電解、電遷移等電 動(dòng)效應(yīng)，均造成電場(chǎng)強(qiáng)度等電學(xué)指標(biāo)的變化。
[0005] 如何實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度等電學(xué)指標(biāo)的時(shí)空變化，對(duì)調(diào)控 電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電場(chǎng)分布，提高電動(dòng)修復(fù)效率的空間均勻性，保持電動(dòng)修復(fù)的高效性具有 重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中電場(chǎng)強(qiáng)度等電場(chǎng)指標(biāo)的時(shí)空變化，提供了 一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置及方法。
[0007] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng) 監(jiān)測(cè)裝置，包括探針、主控單元；
[0008] 所述探針均勻插入電動(dòng)修復(fù)土壤中，并通過(guò)導(dǎo)線與主控單元連接，用于采集電動(dòng) 修復(fù)土壤中的模擬電壓信號(hào)并輸出給主控單元；
[0009] 所述主控單元分別連接探針、直流電源的恒定負(fù)端、電極，用于對(duì)輸入的模擬電壓 信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正、計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程 中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0010] 所述探針為鐵鎳合金探針，探針長(zhǎng)度為5cm?15cm，直徑為0. 5cm?I. 2cm。
[0011] 所述主控單元包括電極極性檢測(cè)模塊、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊、A/D模塊、場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模 塊、控制|吳塊；
[0012] 所述電極極性檢測(cè)模塊分別連接電極和控制模塊，用于檢測(cè)電極極性正、負(fù)，并轉(zhuǎn) 換為表征電極極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；
[0013] 所述基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊分別連接直流電源的恒定負(fù)端和控制模塊，用于接收直流 電源的恒定負(fù)端輸出的基準(zhǔn)負(fù)壓值并轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；
[0014] 所述A/D模塊分別連接探針和控制模塊，用于接收探針輸出的模擬電壓信號(hào)并轉(zhuǎn) 換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；
[0015] 所述控制模塊分別連接電極極性檢測(cè)模塊、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊、A/D模塊和場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn) 換模塊，用于接收第1數(shù)字信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第1數(shù)字信號(hào)和第 2數(shù)字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，并輸出表征校正后土壤電壓的第4 數(shù)字信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊；
[0016] 所述場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊連接控制模塊，用于對(duì)接收的第4數(shù)字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè)定的 探針空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極間距、基準(zhǔn)負(fù)壓值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值；
[0017] 所述A/D模塊采用A/D678芯片。
[0018] 所述控制模塊采用ARM7微處理器。
[0019] 所述第1數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè)到電極極性為正，控制模塊不改變第3數(shù) 字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)仍然為正值；第1數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè)到電極 極性為負(fù)，控制模塊改變第3數(shù)字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)取絕對(duì)值。
[0020] 一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟：
[0021] a.在污染土壤中插入電極，并保持電極在電動(dòng)修復(fù)土壤中的位置為均勻分布；電 極為石墨電極，數(shù)量為MXN個(gè)，其中M，N均為正整數(shù)，用于污染土壤的電動(dòng)修復(fù)；在污染土 壤中插入探針，并保持探針在電動(dòng)修復(fù)土壤中的位置為均勻分布；
[0022] b.在主控單元中預(yù)先設(shè)定探針空間相對(duì)位置坐標(biāo)、設(shè)定電極間距、基準(zhǔn)負(fù)壓值； 調(diào)整極性切換控制器設(shè)置極性切換間隔時(shí)間；
[0023] c.啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，開始監(jiān)測(cè)電場(chǎng)變化：
[0024] 探針將采集到的電動(dòng)修復(fù)土壤中的模擬電壓信號(hào)輸出給主控單元內(nèi)部的A/D模 塊轉(zhuǎn)換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；電極極性檢測(cè)模塊將檢測(cè)到的表 征電極極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊將接收到的直流電 源的恒定負(fù)端的基準(zhǔn)負(fù)壓值轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊；控制模塊接收第1數(shù)字 信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第1數(shù)字信號(hào)和第2數(shù)字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào) 調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，輸出表征校正后土壤電壓的第4數(shù)字信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊； 場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)接收的第4數(shù)字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè)定的探針空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極間距、 基準(zhǔn)負(fù)壓值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng) 度。
[0025] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：
[0026] 1. 土壤與水等均一環(huán)境介質(zhì)不同，土壤顆粒與水分變化均會(huì)對(duì)電場(chǎng)強(qiáng)度值造成影 響，本發(fā)明克服了電動(dòng)修復(fù)的污染土壤中電場(chǎng)受復(fù)雜土壤介質(zhì)的影響，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜土壤介 質(zhì)條件下電場(chǎng)強(qiáng)度等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。
[0027] 2.監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)高電導(dǎo)率探針與具有極性檢測(cè)、基準(zhǔn)校正、模數(shù)轉(zhuǎn)換功能的主控 單元，完成電信號(hào)的校準(zhǔn)與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)修復(fù)的污染土壤電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而優(yōu) 化電場(chǎng)條件，提高污染土壤的電動(dòng)修復(fù)效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置組成示意圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明監(jiān)測(cè)裝置的主控單元組成示意圖；
[0030] 圖3是石油污染棕壤電動(dòng)修復(fù)的電極極性與探針布設(shè)示意圖；
[0031] 圖4是石油污染棕壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)結(jié)果；
[0032] 圖5是鎘污染砂土電動(dòng)修復(fù)的電極極性與探針布設(shè)示意圖；
[0033] 圖6是鎘污染砂土電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)結(jié)果。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0035] 如圖1所示：一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置包括探針1、主控單元2 ; 探針1為鐵鎳合金探針，長(zhǎng)度為5cm?15cm，直徑為0? 5cm?I. 2cm，均勻插入電動(dòng)修復(fù)土 壤3中，并通過(guò)導(dǎo)線與主控單元2連接，用于采集電動(dòng)修復(fù)土壤3中的模擬電壓信號(hào)并輸出 給主控單元2 ;主控單元2分別連接探針1、直流電源4的恒定負(fù)端、電極6,用于對(duì)輸入的 模擬電壓信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正、計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng) 修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0036] 直流電源4連接極性切換控制器5、極性切換控制器5連接電極6 ;直流電源4用 于給電極6提供20V?36V的直流電源；極性切換控制器5包括時(shí)間控制器和繼電器，用于 根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔控制電極6的極性在正、負(fù)之間切換；所述電極6為石墨電極，數(shù)量為 MXN個(gè)，其中M，N均為正整數(shù)，用于污染土壤的電動(dòng)修復(fù)。
[0037] 如圖2所示：主控單元2包括電極極性檢測(cè)模塊7、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊8、A/D模塊 9、場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10、控制模塊11 ;所述電極極性檢測(cè)模塊7分別連接電極6和控制模塊11， 用于檢測(cè)電極6極性正、負(fù)，并轉(zhuǎn)換為表征電極6極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模 塊11 ;所述基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊8分別連接直流電源4的恒定負(fù)端和控制模塊11，用于接收 直流電源4的恒定負(fù)端輸出的基準(zhǔn)負(fù)壓值并轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊11 ;A/D 模塊9為12位A/D轉(zhuǎn)換器，采用A/D678芯片，分別連接探針1和控制模塊11，用于接收探 針1輸出的模擬電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊11 ;所述 控制模塊11采用ARM7微處理器，分別連接電極極性檢測(cè)模塊7、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊8、A/D 模塊9和場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10,用于接收第1數(shù)字信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根據(jù) 第1數(shù)字信號(hào)和第2數(shù)字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，并輸出表征校 正后土壤電壓的第4數(shù)字信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10 ;場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10連接控制模塊11，用于 對(duì)接收的第4數(shù)字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè)定的探針1空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極6間距、基準(zhǔn)負(fù)壓 值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0038] 其中，第1數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè)到電極6極性為正，控制模塊11不改變 第3數(shù)字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)仍然為正值；第1數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè) 到電極6極性為負(fù)，控制模塊11改變第3數(shù)字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)取絕對(duì)值。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 本實(shí)施例所修復(fù)的污染土壤為實(shí)驗(yàn)室配置的石油污染土壤，所采的土壤為棕壤， 室內(nèi)自然風(fēng)干后過(guò)2mm篩子，石油采自遼河油田曙光采油廠某油坑，配制成含油量50g/kg石油污染土壤。待石油與土壤混合均勻后，分成4個(gè)處理，分別用去離子水調(diào)節(jié)含水率為 5%，10%，15%和25%，分別裝入到土壤盒內(nèi)（長(zhǎng)30〇1^寬30〇1^高10〇11)。
[0041] 在污染土壤中按照?qǐng)D3所示布置四根電極6,電極6材質(zhì)為石墨電極，直徑lcm，高 11cm，外加電壓為30V，并保持相鄰兩根電極的極性相反，通過(guò)調(diào)整極性切換控制器5,實(shí)現(xiàn) 電極極性間隔4h的定時(shí)切換。在污染土壤中按照?qǐng)D3布置探針1，探針1材料為鐵鎳合金， 探針長(zhǎng)度為l〇cm，直徑為lcm。
[0042] 具體操作流程包括：
[0043] 探針1均勻插入電動(dòng)修復(fù)土壤3中，并通過(guò)導(dǎo)線與主控單元2內(nèi)部的A/D模塊9 連接；電極6通過(guò)導(dǎo)線與主控單元2內(nèi)部的電極極性檢測(cè)模塊7連接；直流電源4的恒定負(fù) 端通過(guò)導(dǎo)線與主控單元2內(nèi)部的基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊8連接。
[0044]連接完成后，控制流程如下：
[0045]啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，在主控單元2中，預(yù)先設(shè)定探針空間相對(duì)位置坐標(biāo)（如圖5)，電極 6間距大小為30cm，基準(zhǔn)負(fù)壓值為0V，外加電壓為30V，數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔為2h，開始電信號(hào) 的數(shù)據(jù)采集。
[0046] 探針1將采集到的電動(dòng)修復(fù)土壤3中的模擬電壓信號(hào)輸出給主控單元2內(nèi)部的A/ D模塊9轉(zhuǎn)換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊11 ;電極極性檢測(cè)模塊7將 檢測(cè)到的表征電極6極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊11 ;基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊8將 接收到的直流電源4的恒定負(fù)端的基準(zhǔn)負(fù)壓值轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊11 ;控 制模塊11接收第1數(shù)字信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)第1數(shù)字信號(hào)和第2數(shù) 字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，輸出表征校正后土壤電壓的第4數(shù)字 信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10 ;場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊10對(duì)接收的第4數(shù)字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè)定的探針1 空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極6間距、基準(zhǔn)負(fù)壓值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污 染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0047] 電場(chǎng)強(qiáng)度監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論值的校驗(yàn)：
[0048] 電場(chǎng)強(qiáng)度是電動(dòng)修復(fù)的核心指標(biāo)。由表1和圖4可見，與基于點(diǎn)電荷模型的電場(chǎng)強(qiáng) 度計(jì)算結(jié)果相比較，可以看出，土壤含水率對(duì)監(jiān)測(cè)值與理論值的相關(guān)性影響較大。其中土壤 含水率在25 %時(shí)，監(jiān)測(cè)值與理論值成線性相關(guān)性較好，斜率近似為1，監(jiān)測(cè)值與理論值的差 值最小。因此，在適宜的含水率條件下，監(jiān)測(cè)結(jié)果可真實(shí)的反應(yīng)電動(dòng)修復(fù)土壤的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0049] 表1實(shí)施例1的測(cè)試結(jié)果
[0050]
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于：包括探針（1)、主控單元 (2)； 所述探針（1)均勻插入電動(dòng)修復(fù)土壤（3)中，并通過(guò)導(dǎo)線與主控單元（2)連接，用于采 集電動(dòng)修復(fù)土壤（3)中的模擬電壓信號(hào)并輸出給主控單元（2); 所述主控單元（2)分別連接探針（1)、直流電源（4)的恒定負(fù)端、電極（6)，用于對(duì)輸入 的模擬電壓信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正、計(jì)算電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電 動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于： 所述探針（1)為鐵鎳合金探針，探針長(zhǎng)度為5cm?15cm，直徑為0. 5cm?1. 2cm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于： 所述主控單元（2)包括電極極性檢測(cè)模塊（7)、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊（8)、A/D模塊（9)、場(chǎng)強(qiáng) 轉(zhuǎn)換模塊（10)、控制模塊（11); 所述電極極性檢測(cè)模塊（7)分別連接電極（6)和控制模塊（11)，用于檢測(cè)電極（6)極 性正、負(fù)，并轉(zhuǎn)換為表征電極（6)極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊（11); 所述基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊（8)分別連接直流電源（4)的恒定負(fù)端和控制模塊（11)，用于 接收直流電源（4)的恒定負(fù)端輸出的基準(zhǔn)負(fù)壓值并轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊 (11); 所述A/D模塊（9)分別連接探針（1)和控制模塊（11)，用于接收探針（1)輸出的模擬 電壓信號(hào)并轉(zhuǎn)換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊（11); 所述控制模塊（11)分別連接電極極性檢測(cè)模塊（7)、基準(zhǔn)負(fù)壓校準(zhǔn)模塊（8)、A/D模塊 (9)和場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊（10)，用于接收第1數(shù)字信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根據(jù) 第1數(shù)字信號(hào)和第2數(shù)字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，并輸出表征校 正后土壤電壓的第4數(shù)字信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊（10); 所述場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊（10)連接控制模塊（11)，用于對(duì)接收的第4數(shù)字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè) 定的探針（1)空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極（6)間距、基準(zhǔn)負(fù)壓值進(jìn)行計(jì)算轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于： 所述A/D模塊（9)采用A/D678芯片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于： 所述控制模塊（11)采用ARM7微處理器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于： 所述第1數(shù)字信號(hào)為1時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè)到電極（6)極性為正，控制模塊（11)不改變第3 數(shù)字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)仍然為正值；第1數(shù)字信號(hào)為0時(shí)，表示此時(shí)檢測(cè)到電 極（6)極性為負(fù)，控制模塊（11)改變第3數(shù)字信號(hào)的取值正負(fù)，第3數(shù)字信號(hào)取絕對(duì)值。
7. -種用于污染土壤電動(dòng)修復(fù)的電場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟： a. 在污染土壤中插入電極（6)，并保持電極（6)在電動(dòng)修復(fù)土壤（3)中的位置為均勻 分布；電極（6)為石墨電極，數(shù)量為MXN個(gè)，其中M，N均為正整數(shù)，用于污染土壤的電動(dòng)修 復(fù)；在污染土壤中插入探針（1)，并保持探針（1)在電動(dòng)修復(fù)土壤（3)中的位置為均勻分 布； b. 在主控單元⑵中預(yù)先設(shè)定探針⑴空間相對(duì)位置坐標(biāo)、設(shè)定電極（6)間距、基準(zhǔn)負(fù) 壓值；調(diào)整極性切換控制器（5)設(shè)置極性切換間隔時(shí)間； c.啟動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，開始監(jiān)測(cè)電場(chǎng)變化： 探針（1)將采集到的電動(dòng)修復(fù)土壤（3)中的模擬電壓信號(hào)輸出給主控單元（2)內(nèi)部的A/D模塊（9)轉(zhuǎn)換成表征土壤電壓的第3數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊（11);電極極性檢測(cè)模 塊（7)將檢測(cè)到的表征電極（6)極性正、負(fù)的第1數(shù)字信號(hào)輸出給控制模塊（11);基準(zhǔn)負(fù)壓 校準(zhǔn)模塊（8)將接收到的直流電源（4)的恒定負(fù)端的基準(zhǔn)負(fù)壓值轉(zhuǎn)換為第2數(shù)字信號(hào)輸出 給控制模塊（11);控制模塊（11)接收第1數(shù)字信號(hào)、第2數(shù)字信號(hào)和第3數(shù)字信號(hào)，并根 據(jù)第1數(shù)字信號(hào)和第2數(shù)字信號(hào)對(duì)第3數(shù)字信號(hào)調(diào)整為正值和進(jìn)行基準(zhǔn)校正，輸出表征校 正后土壤電壓的第4數(shù)字信號(hào)給場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊（10);場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)換模塊（10)對(duì)接收的第4數(shù) 字信號(hào)、以及預(yù)先設(shè)定的探針（1)空間相對(duì)位置坐標(biāo)、電極（6)間距、基準(zhǔn)負(fù)壓值進(jìn)行計(jì)算 轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)強(qiáng)度值，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染土壤電動(dòng)修復(fù)過(guò)程中的電場(chǎng)強(qiáng)度。
【文檔編號(hào)】G01R29/12GK104515911SQ201410827289
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月26日
【發(fā)明者】郭書海, 吳波, 鄒志紅, 李鳳梅, 李剛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所