戴敏

摘要：设计了一套装置用于住房装修时卫生间及厨房防水工程效果检测。该装置根据光的反射原理制作，装置的主要构件是铁架台，激光笔和刻度尺。该装置中铁架台及铁夹与常规用法一样，激光笔可在铁夹上移动、旋转，刻度尺由铁丝固定在铁架台上并与铁架台的竖直杆平行。实践证明该装置在住房卫生间及厨房防水工程效果检测中可行、实用。

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.

关键词：光的反射原理；防水效果检测；装置；设计

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

中图分类号：TB21 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0133-02

0 引言

对水位监测的仪器很多。有太阳能供电的自动水位监测站[1]、超声技术水位自动监测系统[2]、感应式数字液位传感器、智能数据采集测控地下水位动态监测技术[3]、超声波总路线数据采集水位自动监测系统[4]、智能無线大坝水位监测仪[5]、基于单片微机技术和嵌入式系统设计来实现的低功耗、大容量存储的地下水位数据采集装置[6]，通过压力传感器检测水位[7]，等。这些仪器精度高、自能化程度高、数据易于处理。但设备贵，对使用者的文化水平要求较高；大部分仪器使用地点有特别的检测条件要求[5，6]，不是所有的工程中都适用。经调研发现房屋装修施工工程中的卫生间等防水效果并没有使用这些水位监测仪器。

现代房屋建设多是高层建筑，一幢楼几十家甚至几百家人住房。房屋装修时对厨房和卫生间防水效果基本要求不出现漏水现象。如果防水效果出现问题，就会对下面的住户造成污染、淋湿等不良后果，也会损坏楼层下面的装修、墙体。人们在装修时非常注重防水效果的好坏测试。现在较常用的方法是先在铺设好的卫生间、厨房地墙上涂上防水材料，估计防水材料不与水相溶后往待测房间充水，过24至48小时打开下一层房屋查看，没有漏水现象就算防水工程过关。有漏水现象就得重新做防水。这种测防水方法简单易行，但它有其不足之处。一是所装修房间底层找不到人时无法测试防水效果；二是如果装修房间在底楼，防水效果没法测试，如果防水工程出现问题就会造成周边环境污染；三是如果出现毛细漏水现象，有可能在上述方法测试时间内没显现出来，时间久了也会出现漏水现象，有的房屋就是测防水过一段时间又重新做防水。

为了改进防水效果检测措施，我们设计了一种利用光的反射检测防水效果的方法。

光学检测以其非接触性、无损耗性深受大众欢迎[1-5]。在精度要求不高的场合，用反射法测防水效果设备成本低，简单易行。

1 反射法测量防水效果的理论基础

根据光的反射原理，一束激光照射到平面上将在法线的另一侧射出。如果同一位置出射的光线，所经过的是同一平面，反射光线将与法线平行的平面上有一个交点。如果在同一位置同一方向入射的光束，当水平面有位置升降，反射光线将与接收平面有不同交点。通常出现漏水现象时水平面有所下降，下面以出现水平面下降为例说明测试原理。原理如图1所示。

图1中不带箭头的灰线表示初次测试时水面（反射面），带箭头的灰线表示初次测试时的反射光线，与不带箭头的灰线平行的实黑线表示第二次测试时水面（反射面）与带箭头灰线平行的带箭头黑线表示第二次测试时的反射光线。

从激光器A发出的光束经水面反射后与光屏B有一个交点，如果激光器没有任何偏离光束无转轴的转动及无任何偏离光束传播方向的移动，光屏也没有移动和转动，反射光线与光屏的交点不变，如果水面有下降，该光线与光屏的交点将会下移，设水面有变化时激光器发出的光线第一次与光屏交点和第二次与光屏交点距离为h，这两次光线所经过的水面深度差为X，可得到

h=2x

如果水面相对于原水面有降低，相应反射光线和光屏交点与原交点距离是水面深度变化的2倍。这样的精度对于装修时防水效果测试已经足够了。

2 光的反射法测防水效果的装置及操作过程

2.1 光的反射法测防水效果的装置

光的反射法检测装置由带铁夹的铁架台、一根铁丝、一支激光笔和一把刻度尺组装。铁夹在铁架台上的位置可根据实际要求上下移动、水平旋转。激光笔可在铁夹上移动、旋转。刻度尺由铁丝固定在铁架台上并与铁架台的竖直杆平行。

2.2 光的反射法测防水效果的操作过程

在实际使用过程中，确定待检测防水效果（防水涂料布置已经施工完成）的房间，注入约5厘米深的水。在水中选一比较平稳又易操作检测仪器的地方安置帶铁夹的铁架台，固定铁夹并在铁夹上固定激光笔。铁夹、激光笔应调到比较适合的位置，要求从激光笔出射的激光能照射到待测水面，反射光又能在刻度尺上有刻度的位置。这样测试装置算安装好了。

第一次测试：在水面平静时打开激光笔开关，让激光照射到水面上，调整铁夹位置，使反射光与刻度尺的交点在容易记录的位置，记下反射光与刻度尺交点位置读数h1。装置就这样固定下来不要移动、转动，等待约二十四小时后进行第二次测试。第二次测试：注意不要移动或转动测试装置，又打开激光笔，记录下第二次激光反射光线与刻度尺交点的位置读数h2。

观察两次记录的点是否重合。若两次反射光与刻度尺的交点重合，说明防水效果良好，可以进行下一步施工；若两次反射光线与刻度尺交点不重合，说明防水效果不好，一般有漏水现象时第二次反射光束与刻度尺（接收光屏）的交点低于第一次测试时反射光与刻度尺（接收光屏）的交点位置，应该重新做防水工程。

该装置在工程中进行过十二次检测，检测时间在2016年9月至12月之间。测试结果记录如表1。

从表1中可以看出，在十二家厕所、卫生间防水效果检测应用中，其中检测出四家在间隔时间段内两次计数产同，有泄漏；八家两次检测计数完全重合，防水良好，与事实完全相符。该装置用于房屋装修中的厕所、卫生间防水效果检测效果达到工程要求。

水在第一次第二次检测的间隔时间内有自然蒸发现象发生，但对于置于房间中的水面在间隔几十小时内自然蒸发量很少，在该检测装置中不影响检测结果。

3 结论

用光的反射原理设计了一套装置用来检测房屋装修过程中卫生间、厨房防水效果。光的反射法检测装置由带铁夹的铁架台、一根铁丝、一支激光笔和一把刻度尺组装。铁夹在铁架台上的位置可根据实际要求上下移动、水平旋转。激光笔可在铁夹上移动、旋转。刻度尺由铁丝固定在铁架台上并与铁架台的竖直杆平行。在测房间防水效果这样要求精度的工程中可行实用。在房屋装修过程中卫生间、厨房防水效果检测达到精度要求。使用方便、经济、直观， 便于光学检测技术在民用工程中推广。

参考文献：

[1]章凯，唐荣.可移动式水位自动监测站设计[J].中国水运，2014，14（4）：112-114.

[2]黄伟，郝润科，尹刚，奕健.水位自动监测系统的研究与设计[J].电子科技，2015，28（4）：65-68.

[3]马福昌，郭建珠.地下水位动态监测新技术[J].山西水利， 2005，21（1）：59-60.

[4]王翰.隧洞糙率原型观测水位自动监测系统研究与设计[D].西北农林科技大学，2008.

[5]盛俭，刘丹，杨泓渊，王佳蕾，刘宏.智能无线大坝水位监测仪的设计[J].东北水利水电，2009：11.

[6]张忠远.智能水位监测仪的研究[D].南京理工大学，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.