专利名称：一种土壤水分张力计的制作方法
技术领域：
本实用新型属于测控技术领域，尤其涉及一种测量土壤水势的仪器，土壤张力计。
背景技术：
张力计是测定土壤水势的仪器。土壤水势与土壤水的流动以及对植物的有效性有着密切的关系。用张力计可测定土壤水的分布，判断土壤水分状态，即同一深度土壤，土壤吸水力愈大，土壤水势绝对值愈高，，含水量愈少反之，土壤吸水力愈小，土壤水势绝对值愈小，含水量愈多。所以，张力计显示的吸水力数值，反应了土壤中水分变化的情况。为了用张力计观测推算出土壤水分，需要建立土壤含水量与土壤水势关系曲线，土壤含水量与土壤水势之间存在以下关系ρ＝f(h)，称之为土壤水分特征曲线，以此可由特征曲线推求含水量。
现有技术中，有关土壤水分张力计如申请号为95239050的实用新型专利是针对某一固定层作为测量目标，即只将土壤中某一层的水分和水势信息加以测量和显示，而不能同时测量土壤不同层次的水势。因此，就无法利用某一层土壤水分含量来判断土壤中水分流动的信息。
另外，申请号为98242319的实用新型专利，虽然是一种根据土壤中不同层次水势作为测量目标的复合式土壤水分张力计。但由于其结构特点，仍然存在以下技术问题1、其采用张力计杆体与陶土头固定连接的方式，虽然可以对不同土壤层进行测量和显示，但是，由于陶土头固定套接在张力计杆体内，且在两个结构中用土壤进行填充，使得进行水分测定的陶土头无法直接与外界土壤进行全部接触，在测量上存在产生误差的可能；2、张力计杆体是硬杆结构，将其整体安装在土壤中，水会沿硬管壁快速入渗，容易造成壁效应。
3、该篇专利的改进仅仅在于复合式陶土头结构上，而对于显示装置，其仍采用U型管。其存在观测不直观，无法直接显示土壤剖面水分趋势，需要通过技术人员的换算之后，才能得到当前土壤中水势的数值。2，若设置多个测头，需要配合多套U型管进行显示；4、在埋设方法上，埋设方法单一，一般采用垂直埋设，而不能根据土壤的实际情况设计陶土头的分布和角度。
因此，需要发明一种可以针对土壤各层情况进行测量和显示的张力计，同时还需要避免壁效应并解决现有技术中采用U型管带来的问题，另外，可以根据实地需要埋设测头和设计显示装置，以达到测量和显示优化的目的。
实用新型内容发明人根据长期研究，针对以上现有技术中存在的技术问题，发明了一种张力计，其可以针对土壤各层进行测量和显示，同时还避免了壁效应并解决现有技术中采用U型管带来的显示不直观的问题，另外，根据实地需要设计了几种埋设测头的方式。
具体的技术方案为一种土壤水分张力计，包括测头、充水装置、集气装置和显示部分；所述的测头为多孔陶土管1；所述的测头中包括单个多孔陶土管1或一组多孔陶土管1，且在每个多孔陶土管1上设置有充水管2和导压管3，所述的充水管2为软管，导压管3为硬管或软管中的一种。
所述的集气装置中包括集气瓶4；所述的显示部分为直管水银压力计。
所述的直管水银压力计包括多支水银测压管5、测压刻度板6和水银槽7；所述的直管水银压力计中设置单个水银槽7与多支水银测压管5配合使用。所述的测压刻度板6上分为两幅刻度，即为水银柱高度刻度和水势刻度。其中，水银柱高度刻度为毫米刻度，水势刻度为厘米刻度，观测时可随时观测。
在具体的应用中，所述张力计中包括1-20个多孔陶土管1，且在每个多孔陶土管1上设置有充水管2和导压管3，所述的充水管2和导压管3为软管；所述集气瓶4的数量与陶土管1的数量适配；单个多孔陶土管1通过导压管3与单个集气瓶4连接；各集气瓶4与所述各支水银测压管5连接，测压刻度板6和水银槽7配合水银测压管5显示土壤水势结果。
本实用新型是由一个陶土管、一个水银压力计和一个集气室联接而成，其中多孔陶土管是仪器的感应部件，当陶土管充满水后便形成张力相当大的水膜，阻止空气的通过，把陶土管埋入土壤后，土壤中的水便通过陶土管的孔隙与土壤水连接，产生水力上的联系。当陶土管内的水势与土壤水的水势不相等时，水便由水势高处向水势低处流动，直至两个系统的水势平衡为止。平衡后显示的读数值，就是当时的土壤水势。
本实用新型中感应部件陶土管在埋设时不破坏土壤结构。测量采用水银压力计，测量精确。设有加水管和集气瓶，容易除气，可一次更换陶土管里的水。导压管采用软管，软管埋设可远离测点进行观测，避免了水沿硬管壁快速入渗和人为破坏测点环境的影响。陶土管长期埋在土壤里，内壁如有污垢不需要挖出即可清洗。测试过程不受任何土质影响，使用方便。同时可定点定位连续测定，为科学试验、灌溉、作物生长提供必要的科学数据。
图1为本实用新型的具体结构示意图；图2为本实用新型多个测头的埋设方式示意图；图3为本实用新型显示结构计算示意图。
具体各幅附图中的内容将结合具体的实施方式加以说明。
具体实施方式
图1为本实用新型的具体结构示意图。
一种土壤水分张力计，包括测头、充水装置、集气装置和显示部分；所述的测头为多孔陶土管1；所述的测头中包括单个多孔陶土管1，且在多孔陶土管1上设置有充水管2和导压管3，所述的充水管2和导压管3为软管，充水管2探到陶土管1内距底端3-5毫米处。
所述的集气装置中包括集气瓶4；所述的显示部分为直管水银压力计。
所述的直管水银压力计包括多支水银测压管5、测压刻度板6和水银槽7；所述的直管水银压力计中设置单个水银槽7与多支水银测压管5配合使用。所述的测压刻度板6上分为两幅刻度，即为水银柱高度刻度和水势刻度。其中，水银柱高度刻度为毫米刻度，水势刻度为厘米刻度，观测时可随时观测。
多孔陶土管1通过导压软管3与集气瓶4连接；集气瓶4与所述多支水银测压管5连接，测压刻度板6和水银槽7配合水银测压管5显示土壤水势结果。
图2为本实用新型多个测头的埋设方式示意图。
其中，在埋设陶土管前，先将陶土管浸泡在水中，排除陶土管空隙的空气。在确定埋设地点后，打孔的孔径要根据土质而定。埋设张力计时，注意将陶土管的排气管出口向上方，有利于排气。集气瓶应安装在张力计的最高位置，使陶土管与导压软管内产生的气体能自动升至集气室。组装好的张力计各连接处要保证接牢、密封，以防漏气。
图中所示，(A)为垂直式埋设方式；(B)为斜插式埋设方式；(C)为弯曲式埋设方式。陶土管的埋设方式，陶土管可采用垂直式、斜插式和弯曲式三种方式进行埋设。但不能将陶土管口朝下埋设。
将陶土管深入预定深度后，再把泥浆灌注入孔中，待泥浆沉集后再填土，埋设深层陶土管时，填土要分层，并分层注入水，使松散土体沉实。
另外，往水银槽内注入的水银，约占水银槽容积的4/5，并调整刻度板水平。
图3为本实用新型显示结构计算示意图。图中，h为水银柱上升的高度(cm)；H0为陶土管中心与水银槽中水银面之间距离(cm)；Δh为水银柱上升后，水银槽中的水银面下降的高度(cm)；土壤基质势的计算公式Φ＝12.6(h+Δh)-H0(cm水柱)换算成压力标准计量Φ＝(12.6(h+Δh)-H0)/10.2(kpa)其中，Φ土壤基质势，即负压值(Kpa)；当水银的面积较大时Δh很小，可取Δh＝0。
权利要求1.一种土壤水分张力计，包括测头、充水装置、集气装置和显示部分；所述的测头为多孔陶土管(1)；其特征在于所述的测头中包括单个多孔陶土管(1)或一组多孔陶土管(1)，且在每个多孔陶土管(1)上设置有充水管(2)和导压管(3)，所述的充水管(2)为软管，导压管(3)为硬管或软管中的一种。
2.根据权利要求1所述的土壤水分张力计，其特征在于所述的测头中包括单个多孔陶土管(1)，且所述的充水管(2)和导压管(3)为软管。
3.根据权利要求1所述的土壤水分张力计，其特征在于所述的集气装置中包括集气瓶(4)；所述的显示部分为直管水银压力计。
4.根据权利要求3所述的土壤水分张力计，其特征在于所述的直管水银压力计包括多支水银测压管(5)，测压刻度板(6)和水银槽(7)；所述的直管水银压力计中设置单个水银槽(7)与多支水银测压管(5)配合使用。
5.根据权利要求4所述的土壤水分张力计，其特征在于所述的测压刻度板(6)上分为两种刻度，即为水银柱高度刻度和水势刻度。
6.根据权利要求1-4所述的土壤水分张力计，其特征在于所述张力计中包括1-20个多孔陶土管(1)，且在每个多孔陶土管(1)上设置有充水管(2)和导压管(3)，所述的充水管(2)和导压管(3)为软管；所述集气瓶(4)的数量与陶土管(1)的数量适配；单个多孔陶土管(1)通过导压管(3)与单个集气瓶(4)连接；各集气瓶(4)与所述各支水银测压管(5)连接，测压刻度板(6)和水银槽(7)配合水银测压管(5)显示土壤水势结果。
专利摘要本实用新型属于测控技术领域，尤其涉及一种测量土壤水势的土壤张力计。其包括测头、充水装置、集气装置和显示部分；测头为多孔陶土管，且在多孔陶土管上设置有充水管和导压管，所述的充水管和导压管为软管；本实用新型中感应部件陶土管埋设时不破坏土壤结构。测量采用水银压力计，测量精确。设有加水管和集气瓶，容易除气，可一次更换陶土管里的水。充水管和导压管采用软管，软管埋设可远离测点进行观测，避免了水沿硬管壁快速入渗和人为破坏测点环境的影响。陶土管长期埋在土壤里，内壁如有污垢不需要挖出即可清洗。测试过程不受任何土质影响，使用方便。同时可定点定位连续测定，为科学试验、灌溉、作物生长提供必要的科学数据。
文档编号G01N19/10GK2809631SQ20052011064
公开日2006年8月23日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者刘彩堂 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所