专利名称：作物盆栽试验水分消耗检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子检测领域，它是一种能够检测出作物水分消耗量(包括植株蒸腾、地表蒸发和耕层土壤渗漏)的检测装置，主要用于水稻、大豆、等作物及蔬菜的盆栽试验。
背景技术：
我国是一个农业大国，农业用水约占总用水量的70％，面对当前水资源短缺的形势，农作物节水种植具有十分重要的经济、社会和生态效益。研究作物需水规律是节水种植的基础。而研究节水效果有时要通过盆栽试验来实现，这就需要测量水分消耗量，能够应用于这一研究的仪器大多为温度和湿度传感器，当前，市面上有一种传感器能够测量出土壤的含水量，但是使用这种传感器进行测量时，每次都需要将其插入一定深度的土层来测量，长时间测量势必会破坏土壤层，并且，这种测量方法不能将植株蒸腾量和地表蒸发量区分开来。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种作物盆栽试验水分消耗检测装置，该装置能够检测出作物生长过程中水分的地表蒸发量、植株蒸腾量和耕层土壤渗漏量。
本实用新型的目的是这样实现的它包括种植植物的土槽、土槽支撑板、漏斗、水箱和动态电阻应变仪及机架，其特征是土槽支撑板的一端通过吊索与机架相连，另一端通过细钢丝绳将土槽与配重箱连接，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线；土槽传感器的弹性元件一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；在土槽的下方设置漏斗，漏斗的一端通过吊索与机架铰结，另一端通过细钢丝绳相连水箱配重，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线，渗漏传感器的弹性元件一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；土槽传感器和渗漏传感器的信号输出端连接动态电阻应变仪。
上述的土槽传感器和渗漏传感器设有拨叉形弹性元件，弹性元件上贴有应变片，并设有滑套，滑套上并列设置的两个小轴上安装四个滚动轴承，每两个滚动轴承并排安装，并保持能使传感器的弹性元件拨叉部位自由放入的一定距离，在两个小轴的两侧端连接挡板，在小轴上设置穿钢丝绳的穿孔。
本实用新型的优点是利用该检测装置检测出的数据，不仅能计算出土壤的含水率，而且能够计算出植株蒸腾量、地表蒸发量和耕层土壤渗漏量，特别是对于研究不同覆盖物对植物植株蒸腾、地表蒸发和耕层土壤渗漏等参数的影响，具有十分重要的意义。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是传感器结构示意图。
图3是滑套与传感器装配关系示意图。
图4是图3的A-A剖视图。
图5是本实用新型与检测系统连接示意图。
具体实施方式
见图1-4，具体结构如下土槽4底部有小孔，土槽4内装土壤3，并根据农业技术要求种植植物5，土槽4的底部托有带漏孔的支撑板21，支撑板21的一端通过吊索2与机架1相连，另一端通过细钢丝绳11与土槽配重箱12连接，细钢丝绳11的中间通过两个定滑轮6、10支撑构成水平线；土槽传感器8设有拨叉形弹性元件7，用65Mn弹簧钢(或不锈钢)为材料制成，弹性元件上贴有应变片23，贴片部位保证密封以防潮、防水，并将传感器作防锈处理(涂银粉或黄油)。弹性元件7的一端25通过夹铁固定在机架上；见图3，土槽传感器8还设有滑套，滑套上并列设置的两个小轴上安装四个滚动轴承27，每两个滚动轴承27并排固定，并使其保持一定距离，保证传感器的弹性元件7的拨叉部位24自由放入。在两个小轴26的两侧端通过螺钉连接挡板28。在小轴26上设置穿钢丝绳的穿孔31。弹性元件7呈拨叉形状的上端通过滑套与钢丝绳接触，构成悬臂受力状态；当系统质量变化时，钢丝绳左右移动，通过固定在钢丝绳上的滑套使传感器受弯曲力的作用，传感器检测出这一变化。
在土槽4的下方设置漏斗20，漏斗20的一端通过吊索22与机架1铰接，另一端通过细钢丝绳14相连水箱配重16，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮13、15支撑构成水平线，在水平细钢丝绳14上设置渗漏传感器，渗漏传感器结构与土槽传感器8相同，其弹性元件9的下端固定在机架1上，弹性元件9呈拨叉形状的上端通过滑套与钢丝绳接触，构成悬臂受力状态；土槽传感器和渗漏传感器的信号输出端连接动态电阻应变仪。在漏斗20底部铰接圆筒型水箱17，漏斗20的小孔19直径为5mm，用来防止水箱中的水分蒸发散失而影响测量精度。水箱17的下部设有放水阀18。土槽渗漏出来的水由土槽底部的小孔流出，经漏斗20流入水箱17内。
见图5，本实用新型与检测系统连接实用新型的动态电阻应变仪通过信号传输线连接输出面板，输出面板连接计算机(或数字式万用表)以记录检测数据。
具体检测过程在试验过程中，向土槽4内灌水，秧苗的生长等因素会使土槽4的质量增加，而稻株蒸腾、地表蒸发和耕层渗漏会使土槽的质量减少。当土槽4的质量相对于初始状态增加或减少时，处于定滑轮6和10之间的细钢丝绳会向左或右运动，土槽传感器8受弯曲作用力，力的大小与土槽质量的相对变化量成正比。土槽传感器8的电阻应变片将其应变转换成电压，经过动态电阻应变仪放大后经输出面板传输到计算机(或数值式万用表)。通过计算机(或人工)即可完成土槽质量变化数据的检测。渗漏水量的检测工作原理与土槽质量变化检测的工作原理相同。
假设在水稻生长的某一时间点之前，向土槽4内灌水量为Q，水稻生长过程中水分消耗，土槽4及水箱17的质量发生变化，传感器的电阻应变片产生应变，并通过电桥电路将其转换为电压，用万用表实时检测传感器的输出电压，通过对传感器进行标定，找出传感器输出电压与质量变化的关系曲线(标定曲线)，利用各传感器的标定曲线计算出土槽4及水箱17的质量变化。假设Qw-无苗处理条件下的总灌水量，用高精度天平测量每次加水量；Ww-无苗处理条件下的土壤含水量，用研制装置的土槽传感器信号检测；Zww-无苗处理条件下的耕层渗漏量，用研制装置的渗漏传感器信号检测；Yw-无苗处理条件下的棵间蒸发量，先计算出Yw，Yw，＝Qw-Ww-Zw；Qy-有苗处理条件下的总灌水量，用高精度天平测量每次加水量；Wy-有苗处理条件下的土壤含水量，用研制装置的土槽传感器信号检测；M-有苗处理条件下的秧苗鲜重，从田间试验苗中即时取数量相等、大小相近的秧苗检测。
则，耕层渗漏量Z，棵间蒸发量Y，植株蒸腾量X即可由如下方法检测或求出Z-耕层渗漏量，用研制装置的渗漏传感器信号检测；Y-棵间蒸发量，先计算出Yw，再令Y＝Yw，；X-植株蒸腾量，X＝Qy-Wy-M-Z-Y。
各参数名称及检测方法如表1所示
表1各参数名称及检测或计算方法
权利要求1.一种作物盆栽试验水分消耗检测装置，它包括种植植物的土槽、土槽支撑板、漏斗、水箱和动态电阻应变仪及机架，其特征是土槽支撑板的一端通过吊索与机架相连，另一端通过细钢丝绳将土槽与配重箱连接，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线；土槽传感器的弹性元件一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；在土槽的下方设置漏斗，漏斗的一端通过吊索与机架铰结，另一端通过细钢丝绳相连水箱配重，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线，渗漏传感器的弹性元件一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；土槽传感器和渗漏传感器的信号输出端连接动态电阻应变仪。
2.根据权利要求1所述的作物盆栽试验水分消耗检测装置，其特征是土槽传感器和渗漏传感器设有拨叉形弹性元件，弹性元件上贴有应变片，并设有滑套，滑套上并列设置的两个小轴上安装四个滚动轴承，每两个滚动轴承并排安装，并保持能使传感器的弹性元件拨叉部位自由放入的一定距离，在两个小轴的两侧端连接挡板，在小轴上设置穿细钢丝绳的穿孔。
3.根据权利要求1所述的作物盆栽试验水分消耗检测装置，其特征是漏斗的小孔直径为5mm。
4.根据权利要求1所述的作物盆栽试验水分消耗检测装置，其特征水箱呈圆筒型。
专利摘要一种作物盆栽试验水分消耗检测装置，它包括种植水稻的土槽、土槽支撑板、漏斗、水箱和动态电阻应变仪及机架，其特征是土槽支撑板的一端通过吊索与机架相连，另一端通过细钢丝绳将土槽与配重箱连接，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线；土槽传感器的一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；在土槽的下方设置漏斗，漏斗的一端通过吊索与机架铰结，另一端通过细钢丝绳相连水箱配重，细钢丝绳的中间通过两个定滑轮支撑构成水平线，渗漏传感器的一端固定在机架上，另一端与安装在细钢丝绳中间的滑套相接触，构成悬臂受力状态；土槽传感器和渗漏传感器的信号输出端连接动态电阻应变仪。
文档编号G01N27/00GK2788188SQ20052008986
公开日2006年6月14日 申请日期2005年3月25日 优先权日2005年3月25日
发明者任文涛, 刘翠红, 张本华 申请人:沈阳农业大学