光的反射法測防水效果裝置設(shè)計

戴敏

摘要：設(shè)計了一套裝置用于住房裝修時衛(wèi)生間及廚房防水工程效果檢測。該裝置根據(jù)光的反射原理制作，裝置的主要構(gòu)件是鐵架臺，激光筆和刻度尺。該裝置中鐵架臺及鐵夾與常規(guī)用法一樣，激光筆可在鐵夾上移動、旋轉(zhuǎn)，刻度尺由鐵絲固定在鐵架臺上并與鐵架臺的豎直桿平行。實(shí)踐證明該裝置在住房衛(wèi)生間及廚房防水工程效果檢測中可行、實(shí)用。

Abstract： A set of device is designed for bathroom and kitchen waterproofing project effect detection in housing decoration. The device is based on the principle of light reflection. The main components of the device are the iron platform， laser pen and scale. In the device， the iron platform and the iron clip are the same as the conventional use. The laser pen can be moved and rotated on the iron clip. The scale is fixed on the iron platform by the wire and parallel to the vertical rod of the iron platform. Practice has proved that the device is feasible and practical to be used in housing bathroom and kitchen waterproofing project effect detection.

關(guān)鍵詞：光的反射原理；防水效果檢測；裝置；設(shè)計

Key words： light reflection principle；waterproof effect detection；device；design

中圖分類號：TB21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）23-0133-02

0 引言

對水位監(jiān)測的儀器很多。有太陽能供電的自動水位監(jiān)測站[1]、超聲技術(shù)水位自動監(jiān)測系統(tǒng)[2]、感應(yīng)式數(shù)字液位傳感器、智能數(shù)據(jù)采集測控地下水位動態(tài)監(jiān)測技術(shù)[3]、超聲波總路線數(shù)據(jù)采集水位自動監(jiān)測系統(tǒng)[4]、智能無線大壩水位監(jiān)測儀[5]、基于單片微機(jī)技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計來實(shí)現(xiàn)的低功耗、大容量存儲的地下水位數(shù)據(jù)采集裝置[6]，通過壓力傳感器檢測水位[7]，等。這些儀器精度高、自能化程度高、數(shù)據(jù)易于處理。但設(shè)備貴，對使用者的文化水平要求較高；大部分儀器使用地點(diǎn)有特別的檢測條件要求[5，6]，不是所有的工程中都適用。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)房屋裝修施工工程中的衛(wèi)生間等防水效果并沒有使用這些水位監(jiān)測儀器。

現(xiàn)代房屋建設(shè)多是高層建筑，一幢樓幾十家甚至幾百家人住房。房屋裝修時對廚房和衛(wèi)生間防水效果基本要求不出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。如果防水效果出現(xiàn)問題，就會對下面的住戶造成污染、淋濕等不良后果，也會損壞樓層下面的裝修、墻體。人們在裝修時非常注重防水效果的好壞測試。現(xiàn)在較常用的方法是先在鋪設(shè)好的衛(wèi)生間、廚房地墻上涂上防水材料，估計防水材料不與水相溶后往待測房間充水，過24至48小時打開下一層房屋查看，沒有漏水現(xiàn)象就算防水工程過關(guān)。有漏水現(xiàn)象就得重新做防水。這種測防水方法簡單易行，但它有其不足之處。一是所裝修房間底層找不到人時無法測試防水效果；二是如果裝修房間在底樓，防水效果沒法測試，如果防水工程出現(xiàn)問題就會造成周邊環(huán)境污染；三是如果出現(xiàn)毛細(xì)漏水現(xiàn)象，有可能在上述方法測試時間內(nèi)沒顯現(xiàn)出來，時間久了也會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，有的房屋就是測防水過一段時間又重新做防水。

為了改進(jìn)防水效果檢測措施，我們設(shè)計了一種利用光的反射檢測防水效果的方法。

光學(xué)檢測以其非接觸性、無損耗性深受大眾歡迎[1-5]。在精度要求不高的場合，用反射法測防水效果設(shè)備成本低，簡單易行。

1 反射法測量防水效果的理論基礎(chǔ)

根據(jù)光的反射原理，一束激光照射到平面上將在法線的另一側(cè)射出。如果同一位置出射的光線，所經(jīng)過的是同一平面，反射光線將與法線平行的平面上有一個交點(diǎn)。如果在同一位置同一方向入射的光束，當(dāng)水平面有位置升降，反射光線將與接收平面有不同交點(diǎn)。通常出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時水平面有所下降，下面以出現(xiàn)水平面下降為例說明測試原理。原理如圖1所示。

圖1中不帶箭頭的灰線表示初次測試時水面（反射面），帶箭頭的灰線表示初次測試時的反射光線，與不帶箭頭的灰線平行的實(shí)黑線表示第二次測試時水面（反射面）與帶箭頭灰線平行的帶箭頭黑線表示第二次測試時的反射光線。

從激光器A發(fā)出的光束經(jīng)水面反射后與光屏B有一個交點(diǎn)，如果激光器沒有任何偏離光束無轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動及無任何偏離光束傳播方向的移動，光屏也沒有移動和轉(zhuǎn)動，反射光線與光屏的交點(diǎn)不變，如果水面有下降，該光線與光屏的交點(diǎn)將會下移，設(shè)水面有變化時激光器發(fā)出的光線第一次與光屏交點(diǎn)和第二次與光屏交點(diǎn)距離為h，這兩次光線所經(jīng)過的水面深度差為X，可得到

h=2x

如果水面相對于原水面有降低，相應(yīng)反射光線和光屏交點(diǎn)與原交點(diǎn)距離是水面深度變化的2倍。這樣的精度對于裝修時防水效果測試已經(jīng)足夠了。

2 光的反射法測防水效果的裝置及操作過程

2.1 光的反射法測防水效果的裝置

光的反射法檢測裝置由帶鐵夾的鐵架臺、一根鐵絲、一支激光筆和一把刻度尺組裝。鐵夾在鐵架臺上的位置可根據(jù)實(shí)際要求上下移動、水平旋轉(zhuǎn)。激光筆可在鐵夾上移動、旋轉(zhuǎn)。刻度尺由鐵絲固定在鐵架臺上并與鐵架臺的豎直桿平行。

2.2 光的反射法測防水效果的操作過程

在實(shí)際使用過程中，確定待檢測防水效果（防水涂料布置已經(jīng)施工完成）的房間，注入約5厘米深的水。在水中選一比較平穩(wěn)又易操作檢測儀器的地方安置帶鐵夾的鐵架臺，固定鐵夾并在鐵夾上固定激光筆。鐵夾、激光筆應(yīng)調(diào)到比較適合的位置，要求從激光筆出射的激光能照射到待測水面，反射光又能在刻度尺上有刻度的位置。這樣測試裝置算安裝好了。

第一次測試：在水面平靜時打開激光筆開關(guān)，讓激光照射到水面上，調(diào)整鐵夾位置，使反射光與刻度尺的交點(diǎn)在容易記錄的位置，記下反射光與刻度尺交點(diǎn)位置讀數(shù)h1。裝置就這樣固定下來不要移動、轉(zhuǎn)動，等待約二十四小時后進(jìn)行第二次測試。第二次測試：注意不要移動或轉(zhuǎn)動測試裝置，又打開激光筆，記錄下第二次激光反射光線與刻度尺交點(diǎn)的位置讀數(shù)h2。

觀察兩次記錄的點(diǎn)是否重合。若兩次反射光與刻度尺的交點(diǎn)重合，說明防水效果良好，可以進(jìn)行下一步施工；若兩次反射光線與刻度尺交點(diǎn)不重合，說明防水效果不好，一般有漏水現(xiàn)象時第二次反射光束與刻度尺（接收光屏）的交點(diǎn)低于第一次測試時反射光與刻度尺（接收光屏）的交點(diǎn)位置，應(yīng)該重新做防水工程。

該裝置在工程中進(jìn)行過十二次檢測，檢測時間在2016年9月至12月之間。測試結(jié)果記錄如表1。

從表1中可以看出，在十二家?guī)⑿l(wèi)生間防水效果檢測應(yīng)用中，其中檢測出四家在間隔時間段內(nèi)兩次計數(shù)產(chǎn)同，有泄漏；八家兩次檢測計數(shù)完全重合，防水良好，與事實(shí)完全相符。該裝置用于房屋裝修中的廁所、衛(wèi)生間防水效果檢測效果達(dá)到工程要求。

水在第一次第二次檢測的間隔時間內(nèi)有自然蒸發(fā)現(xiàn)象發(fā)生，但對于置于房間中的水面在間隔幾十小時內(nèi)自然蒸發(fā)量很少，在該檢測裝置中不影響檢測結(jié)果。

3 結(jié)論

用光的反射原理設(shè)計了一套裝置用來檢測房屋裝修過程中衛(wèi)生間、廚房防水效果。光的反射法檢測裝置由帶鐵夾的鐵架臺、一根鐵絲、一支激光筆和一把刻度尺組裝。鐵夾在鐵架臺上的位置可根據(jù)實(shí)際要求上下移動、水平旋轉(zhuǎn)。激光筆可在鐵夾上移動、旋轉(zhuǎn)。刻度尺由鐵絲固定在鐵架臺上并與鐵架臺的豎直桿平行。在測房間防水效果這樣要求精度的工程中可行實(shí)用。在房屋裝修過程中衛(wèi)生間、廚房防水效果檢測達(dá)到精度要求。使用方便、經(jīng)濟(jì)、直觀， 便于光學(xué)檢測技術(shù)在民用工程中推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]章凱，唐榮.可移動式水位自動監(jiān)測站設(shè)計[J].中國水運(yùn)，2014，14（4）：112-114.

[2]黃偉，郝潤科，尹剛，奕健.水位自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].電子科技，2015，28（4）：65-68.

[3]馬福昌，郭建珠.地下水位動態(tài)監(jiān)測新技術(shù)[J].山西水利， 2005，21（1）：59-60.

[4]王翰.隧洞糙率原型觀測水位自動監(jiān)測系統(tǒng)研究與設(shè)計[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2008.

[5]盛儉，劉丹，楊泓淵，王佳蕾，劉宏.智能無線大壩水位監(jiān)測儀的設(shè)計[J].東北水利水電，2009：11.

[6]張忠遠(yuǎn).智能水位監(jiān)測儀的研究[D].南京理工大學(xué)，2008.

[7]R C Torok，T C Derbidge， J M Healzer. Water level measurement uncertainty during BWR instability. Nuclear Engineering & Design， 1994， 151（1）：173-184.