光反射測試防水效果簡易裝置設(shè)計

牛天一

摘 要： 房間若出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，會對樓層下面的裝修和墻體造成損壞。測試漏水的儀器有很多，但大多價格昂貴，筆者設(shè)計了一套簡易裝置用于測試衛(wèi)生間以及廚房漏水情況。該裝置的設(shè)計原理是利用光的反射原理，在制作過程中使用激光筆代替光源，使用刻度尺作為參考標(biāo)準(zhǔn)，并且將兩個元件固定在鐵架上。通過實際操作和驗證，最終證明得出這種裝置是比較實用的測試防水工程的檢測儀器。

關(guān)鍵詞： 光； 反射原理； 防水；檢測

對于監(jiān)測水位的高科技儀器有很多，其中包括水電站自動水位檢測儀、超聲波水位監(jiān)測儀、智能數(shù)據(jù)采集水位儀、壓力傳感器水位檢測儀等等[1-4]，但是，這些儀器價格較為昂貴，雖然精度較高、自動化程度較高，但是在很多使用場合較小的地方，在測試城市住房防水工程中，一般容易漏水的地方是衛(wèi)生間和廚房，這些地方的空間較小，不太適和使用大型的防水測試儀器作為防漏水裝置。所以筆者設(shè)計了適合與家庭使用的防水測試儀器[5]。

通常在交房時人們普遍的測試防水效果的方法是在地板上先刷防水涂料，利用防水涂料不溶于水的特點(diǎn)，然后向測試房間充水，過24-48小時后再測試漏水量的多少，計算防水工程的合格程度。這種測試防務(wù)是否漏水的方法雖然簡單易行，但是在操作上存在不足之處。其一，在樓下沒有住戶或者測試者住房在一樓時無法完成測試過程。其二，如果被測試住房存在細(xì)縫，可能在測試階段沒有發(fā)現(xiàn)漏水狀況，但是經(jīng)過長時間的使用后，房屋就會出現(xiàn)漏水情況。

根據(jù)上述情況，筆者給出了既能簡易方便使用，又能相對精確的測量房屋漏水情況的辦法。根據(jù)光的反射作用設(shè)計一種測試房屋漏水狀況的儀器。這種裝置只有幾個元件組成，可以方便在對精度要求不高的情況下具有很好的使用效果。

1、測試儀器的使用原理

由光的反射原理可知，水面上射入一束光后，這束光會沿著法線的另一側(cè)射出。在法線的兩側(cè)若出現(xiàn)兩束同一位置的光射入平面，那么在與法線平行的面上兩束光存在會有同樣的交點(diǎn)。若平面的位置不同，同一位置射入的光在法線的另一側(cè)兩束光的與平面的交點(diǎn)位置也不同。

光線由激光筆點(diǎn)照射出，經(jīng)過初始水位平面到刻度尺的光線為第一次測試時的反射光線，經(jīng)過下降后的水位平面到刻度尺下面點(diǎn)的是第二次測試的反射光線。與法線平行的面上放上一把刻度尺，第一次測試后記錄下反射點(diǎn)的位置，將激光筆的照射點(diǎn)位置保持不動，等待24-48小時后再次記錄反射點(diǎn)的位置，若水面下降，第二次反射點(diǎn)的位置就會降低，設(shè)下降距離為h，兩次水位之間的深度差值為x，則存在h=2x的關(guān)系。

2、光反射法測試防水效果的操作過程

測試前，先確定被測試的房間中的防水涂料已經(jīng)施工完成，然后在地板上注入5厘米的水，將鐵架放置在水中并固定完好，利用鐵夾將激光筆安裝在鐵架上的指定位置，調(diào)整照射角度，保持激光筆的照射位置和角度固定不變。此時激光筆的照射的光束能夠照到水面上，并且反射到鐵架另一面的帶有刻度的平面上。以上是安裝設(shè)備的過程，然后開始進(jìn)行測試。

初次測試步驟：充水后待水面無波紋時將激光筆打開，光照射在水面上后調(diào)整光的照射位置，觀察反射點(diǎn)是否在刻度尺比較容易記錄位置，確定激光筆安裝位置后，記下反射點(diǎn)的刻度值h1。關(guān)閉激光筆，將裝置固定放置48小時等待第二次測試。第二次測試：再次打開激光筆，記錄反射點(diǎn)刻度值h2。

實驗數(shù)據(jù)處理與分析：實驗結(jié)果一般分兩種情況，其一，兩次反射點(diǎn)的刻度值h1=h2，反射點(diǎn)位置相同，說明防水工程效果較好，無漏水情況，可繼續(xù)施工。其二，兩次反射點(diǎn)的刻度不同，h1>h2，第一次反射點(diǎn)位置比第二次反射點(diǎn)位置高，說明第一次測試時的水位比第二次高，被測試房屋中有漏水現(xiàn)象，應(yīng)該重新檢查房屋防水工程的施工效果，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行二次施工。

利用該裝置進(jìn)行實驗測試，在新建工程施工樓上分別選擇被測試房屋的房間十二間，為了避免被測試房屋中細(xì)縫的影響，將測試時長定為4天，測試分別在2017年7月-8月之間完成。由于是在密閉環(huán)境中完成的測試，而且蒸發(fā)丟失的水分與泄露導(dǎo)致的水位下降相比相差較大，所以在測試過程中忽略蒸發(fā)丟失的水分對測試結(jié)果的影響。

從7月8日開始測試，為了增加對比效果，本次測試使用同一臺測試儀器，每四天測試一間房屋，七月份測試七家，八月份測試五家。本次測試的十二間房屋中有五家測試前后反射點(diǎn)的位置是不同的，說明這五家有漏水現(xiàn)象，需要進(jìn)一步的檢查漏水位置，然后再進(jìn)行二次施工。其他七家測試前后的反射點(diǎn)的位置是相同的，說明這七家并不存在漏水現(xiàn)象，可以進(jìn)行接下來的施工操作。由于水在自然條件下存在蒸發(fā)現(xiàn)象，但是測試房屋一般為廚房或者衛(wèi)生間，房間空間較小，測試時保持房間門是關(guān)閉狀態(tài)，雖然測試時長為4天，從測試效果上看不影響測試精度。所以這種裝置是非常適合對城市房屋建設(shè)對防水效果檢測使用的。

3、結(jié)論

本文根據(jù)測試房屋漏水使用空間較小，儀器價位較高的特點(diǎn)，設(shè)計了一套制作簡易、使用方便的房屋裝修過程中檢測防水效果的裝置。該裝置利用光的反射原理，主要由鐵架、激光筆、刻度尺以及固定用鐵絲和鐵夾組成，記錄一定時長前后的放射點(diǎn)位置確定房屋是否漏水。將此裝置用于實際測試防水效果的十二間房間使用測試效果，從實驗測試結(jié)果中顯示，十二家中有五家泄露情況，由此證明該裝置滿足一般使用要求。說明該裝置可用于實際裝修中檢測防水效果的使用要求。■

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]李泉， 程效軍. 自定位手持式三維激光掃描儀精度測試與分析[J]. 測繪通報， 2016. 65-68.