光反射测试防水效果简易装置设计

牛天一

摘 要： 房间若出现漏水现象，会对楼层下面的装修和墙体造成损坏。测试漏水的仪器有很多，但大多价格昂贵，笔者设计了一套简易装置用于测试卫生间以及厨房漏水情况。该装置的设计原理是利用光的反射原理，在制作过程中使用激光笔代替光源，使用刻度尺作为参考标准，并且将两个元件固定在铁架上。通过实际操作和验证，最终证明得出这种装置是比较实用的测试防水工程的检测仪器。

关键词： 光； 反射原理； 防水；检测

对于监测水位的高科技仪器有很多，其中包括水电站自动水位检测仪、超声波水位监测仪、智能数据采集水位仪、压力传感器水位检测仪等等[1-4]，但是，这些仪器价格较为昂贵，虽然精度较高、自动化程度较高，但是在很多使用场合较小的地方，在测试城市住房防水工程中，一般容易漏水的地方是卫生间和厨房，这些地方的空间较小，不太适和使用大型的防水测试仪器作为防漏水装置。所以笔者设计了适合与家庭使用的防水测试仪器[5]。

通常在交房时人们普遍的测试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点，然后向测试房间充水，过24-48小时后再测试漏水量的多少，计算防水工程的合格程度。这种测试防务是否漏水的方法虽然简单易行，但是在操作上存在不足之处。其一，在楼下没有住户或者测试者住房在一楼时无法完成测试过程。其二，如果被测试住房存在细缝，可能在测试阶段没有发现漏水状况，但是经过长时间的使用后，房屋就会出现漏水情况。

根据上述情况，笔者给出了既能简易方便使用，又能相对精确的测量房屋漏水情况的办法。根据光的反射作用设计一种测试房屋漏水状况的仪器。这种装置只有几个元件组成，可以方便在对精度要求不高的情况下具有很好的使用效果。

1、测试仪器的使用原理

由光的反射原理可知，水面上射入一束光后，这束光会沿着法线的另一侧射出。在法线的两侧若出现两束同一位置的光射入平面，那么在与法线平行的面上两束光存在会有同样的交点。若平面的位置不同，同一位置射入的光在法线的另一侧两束光的与平面的交点位置也不同。

光线由激光笔点照射出，经过初始水位平面到刻度尺的光线为第一次测试时的反射光线，经过下降后的水位平面到刻度尺下面点的是第二次测试的反射光线。与法线平行的面上放上一把刻度尺，第一次测试后记录下反射点的位置，将激光笔的照射点位置保持不动，等待24-48小时后再次记录反射点的位置，若水面下降，第二次反射点的位置就会降低，设下降距离为h，两次水位之间的深度差值为x，则存在h=2x的关系。

2、光反射法测试防水效果的操作过程

测试前，先确定被测试的房间中的防水涂料已经施工完成，然后在地板上注入5厘米的水，将铁架放置在水中并固定完好，利用铁夹将激光笔安装在铁架上的指定位置，调整照射角度，保持激光笔的照射位置和角度固定不变。此时激光笔的照射的光束能够照到水面上，并且反射到铁架另一面的带有刻度的平面上。以上是安装设备的过程，然后开始进行测试。

初次测试步骤：充水后待水面无波纹时将激光笔打开，光照射在水面上后调整光的照射位置，观察反射点是否在刻度尺比较容易记录位置，确定激光笔安装位置后，记下反射点的刻度值h1。关闭激光笔，将装置固定放置48小时等待第二次测试。第二次测试：再次打开激光笔，记录反射点刻度值h2。

实验数据处理与分析：实验结果一般分两种情况，其一，两次反射点的刻度值h1=h2，反射点位置相同，说明防水工程效果较好，无漏水情况，可继续施工。其二，两次反射点的刻度不同，h1>h2，第一次反射点位置比第二次反射点位置高，说明第一次测试时的水位比第二次高，被测试房屋中有漏水现象，应该重新检查房屋防水工程的施工效果，应当进行二次施工。

利用该装置进行实验测试，在新建工程施工楼上分别选择被测试房屋的房间十二间，为了避免被測试房屋中细缝的影响，将测试时长定为4天，测试分别在2017年7月-8月之间完成。由于是在密闭环境中完成的测试，而且蒸发丢失的水分与泄露导致的水位下降相比相差较大，所以在测试过程中忽略蒸发丢失的水分对测试结果的影响。

从7月8日开始测试，为了增加对比效果，本次测试使用同一台测试仪器，每四天测试一间房屋，七月份测试七家，八月份测试五家。本次测试的十二间房屋中有五家测试前后反射点的位置是不同的，说明这五家有漏水现象，需要进一步的检查漏水位置，然后再进行二次施工。其他七家测试前后的反射点的位置是相同的，说明这七家并不存在漏水现象，可以进行接下来的施工操作。由于水在自然条件下存在蒸发现象，但是测试房屋一般为厨房或者卫生间，房间空间较小，测试时保持房间门是关闭状态，虽然测试时长为4天，从测试效果上看不影响测试精度。所以这种装置是非常适合对城市房屋建设对防水效果检测使用的。

3、结论

本文根据测试房屋漏水使用空间较小，仪器价位较高的特点，设计了一套制作简易、使用方便的房屋装修过程中检测防水效果的装置。该装置利用光的反射原理，主要由铁架、激光笔、刻度尺以及固定用铁丝和铁夹组成，记录一定时长前后的放射点位置确定房屋是否漏水。将此装置用于实际测试防水效果的十二间房间使用测试效果，从实验测试结果中显示，十二家中有五家泄露情况，由此证明该装置满足一般使用要求。说明该装置可用于实际装修中检测防水效果的使用要求。■

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]李泉， 程效军. 自定位手持式三维激光扫描仪精度测试与分析[J]. 测绘通报， 2016. 65-68.