土壤储水量测量仪的制作方法_2

文档序号:9186308阅读:来源:国知局
39]所述蒸发桶2的测量使用过程如下:
[0040]I)测量前在蒸发桶2内加满水。
[0041]2)中央处理模块9中的中央处理芯片91通过蒸发桶2底部的水位传感器21判断外界是否有地表水。若无地表水,则关闭蒸发桶2 ;若有地表水,然后判断地表水位是否大于 15cm0
[0042]3)若小于15cm,则不开启蒸发桶2的电控阀门22,直接开始通过蒸发桶2内的电容型液位传感器21测量蒸发量;若大于15cm则开启蒸发桶2电控阀门22,让水分自由进出蒸发桶2,直到内外水位一致,然后关闭电控阀门22。之后开启蒸发桶2内的水位传感器21,进行测量。
[0043]4)在地表水大于15cm情况下,电控阀门22每隔I一24小时(根据蒸发强度设定)开启一次,进行一次水位平衡。蒸发量通过累加方式进行测量,保证了蒸发数据的准确性。
[0044]如图13所示,当外框体I位于固定平板5的下部插入过湿地表环境的待测土壤中时,介置槽内充满土壤和水介质,所述介置槽为矩形柱状,所述介质槽11具有平行相对的两槽壁111以及位于两平行槽壁111中间的中壁112,所述中壁112由多个介质槽11中壁112等间隔排列组成,每一介质槽11中壁112之间形成一测量孔1121,每一测量孔1121在不工作时均内塞有防尘塞1122 ;所述介质槽11的槽壁111均由硅橡胶材料制成,保证测量时不受介质槽11电感干扰;所述两槽壁111沿垂向均设有多个等间隔排列可拆卸的电极槽,可以定期更换因土壤磨损导致损坏的电极板。
[0045]如图1至图3所示,其中一列电极槽内嵌有正电极板,另一列电极槽内嵌有负电极板,所述正电极板和负电极板平行相对并形成一电容空间;正负电极板均与中央处理模块9中的储水量测量单元95中的电容水量转化器951实现电性连接,本实施例中,所述电极槽每列均具有10个,每一电极板的高度为10cm,每个电极板之间的间隔(即测量孔1121)为1mm,每个中壁112的高度与电极板的高度一致;每一介质槽11中壁112的中央位置均设有一温度传感器113 (即本实用新型具有10个),温度传感器113获得的温度信号传输到中央处理模块9中的多个电容水量转化器951,用于校正水量转化的准确性。
[0046]如图1和图7至图10所示,过湿地表环境储水量及蒸渗量一体化测量仪的外框体I内还设有水量管一 101和水量管二 102,所述水量管一 101和水量管二 102的上部位于地表以上,所述水量管二 102的下部位于地表以下,所述水量管一 101的底部、水量管二 102的中部以及水量管一 101和水量管二 102之间均设有连通管和电控阀门,其中,在本实用新型中,命名连接水量管一 101的为连通管一 103(内设置过滤网)和电控阀门一 104,连接水量管二 102的为连通管二 105和电控阀门二 106,水量管一 101和水量管二 102之间的为连通管三107和电控阀门三108。所述一体化测量仪还包括排湿换气装置10,包括通风管,所述通风管位于水量管一 101和水量管二 102之间且位于地表以上,通风管的上部设有换气扇,通风管的下部设有空气吸收口。
[0047]所述水量管一 101的底部设有液压传感器,所述水量管二 102下部的管内设有能够沿管壁滑槽滑动的一活塞109,本实施例中为T型滑槽1093,T型滑槽1093上至与地面平齐处,下至水量管二 102的底部,水量管二 102在地面平齐处和底部(即活塞109运动的范围内)设有牵引线管(内置滑轮和牵引线,图中未显示),通过所述活塞移动控制器952推动活塞牵引电机953运动,从而带动水量管二 102中的活塞109向下运动,活塞109的初始位置位于水量管二 102与地面的平齐处,所述活塞109的中部设有活塞传感器1091,本实施例中,所述活塞传感器1091为压力传感器或激光测量传感器用于测量水量管二 102内水的体积,所述活塞109的一侧上还嵌有垂向的刻度条1092,刻度条1092采用轻型塑料制作,且刻度条1092上的O刻度位于活塞109上部,刻度自下而上逐渐变大。
[0048]所述电容水量转化器951和水量管在储水量的测量使用过程如下:
[0049]I)介质槽11两槽壁111上的正负电极板所组成电容空间(电容单元),采用介电和电容原理,分段式由上而下测量,首先对第一个电容单元进行电容测量,测得的电容信号通过信号传送器传送到电容水量转化器951,电容水量转化器951将电容信号转化成水量信号,通过活塞移动控制器952推动活塞牵引电机953运动,从而带动水量管二 102中的活塞109向下运动,即完成第一个电容单元的测量,之后进行下一测量单元的测量,依次从上而下部测量各电容单元的电容量,直至测量完毕。
[0050]2)测量完毕后,活塞109位置固定,记录活塞109向下移动距离,滑动的距离即为测量区域的水量。电控阀门一 104打开,水量平衡后,所述中央处理芯片91通过水量管一101底部的液压传感器判断是否有地表水,若没有地表水,测量结束。若有地表水,则电控阀门二 106打开,地表水流入水量管二 102,待液位平稳后,其中的液位传感器测量水量管中的水量,单位mm,并记录。
[0051]3)所述中央处理芯片91计算土壤蓄水量,地表蓄水里,近地表蓄水量,在电子显示器中显示,并实时存入数据存储器93中。近地表的蓄水量也可以在仪器水量管二 102中直接读取,读取的数据用于野外抄表检测校正。
[0052]4)下一个测量周期开始时,活塞109首先自动返回到初始位置。
[0053]如图11和图12所示,所述外框体I内具有多个处于不同深度的水分储存器8,所述水分储存器8为矩形柱状容器,且容器的上部的开口与介质槽11中壁112上的测量孔1121保持水平一致,所述水分储存器8的内部填充干燥时固定质量的吸水海绵81,吸水海绵81与水分储存器8不紧贴,且容器壁外设有电热蒸发片82,用于快速蒸干海绵81内水分,该水分储存器8的底部设有称重式水量传感器83并与该中央处理模块9电连接。
[0054]其中至少一水分储存器8上设有下渗水收集片7,所述下渗水收集片7为推动插入式收集片且能够移动和拆卸,正常情况下隐藏于测量仪器内部,所述下渗水收集片7能够相对该水分储存器8水平滑动,所述下渗水收集片7被水平推动装置6从该外框体I的介质槽11中壁112的测量孔1121内伸出到介质槽11内收集水分,所述下渗水收集片7具有一金属槽71,该金属槽71 —侧的底部延伸有一倾斜的引水槽711 ;该金属槽71和引水槽711上铺设有吸水纸72,该金属槽71的上部铺设有半径为0.2mm-1mm的铁砂73作为水分导渗层和吸力阻断层。
[0055]所述水平推动装置6与中央处理模块9实现电路连接。本实施例中,水平推动装置6为步进电机式推动装置6,包括步进电机61、薄型液压千斤顶62和推动板63,该步进电机61在该外框体I内带动该薄型液压千斤顶62推动该推动板63,所述推动板63上具有多个推动条,推动条的位置与测量孔1121的位置和高度相对应;所述推动板63上设置弹跳式卡槽,下渗水收集片7末端的插头74与推动板63的卡槽卡接。
[0056]不测量时,所述下渗水收集片7引水槽711的吸水纸72与该水分储存器8隔离;测量前,设定下渗水收集高度,将下渗水收集片7插入设定高度的测量孔1121内,测量时,该水平推动装置6推动该下渗水收集片7从该外框体I侧面伸出进入该介质槽11内,该引水槽711与该水分储存器8接触。测量完毕仪器收回时,按动下渗水收集片7自动弹出。
[0057]所述水量储存器和下渗水收集片7的测量使用过程如下:
[0058]I)介质槽11内的正负电极板进行初始值测量,从第一层电容单元开始,通过传感器逐层测量土壤储水量,并将测量结果传输到中央处理模块9的储水量测量单元95,从第一层测量到最后一层,时间不超过1s ;从初始测量开始,每隔固定时间测量一次,并将数据传到中央处理模块9的中央处理芯片91进行计算,并得到土壤下渗和土壤蒸发量等数据,并将数据存储在数据储存器中。
[0059]2)测量前,设定下渗水收集高度,将下渗水收集片7插入设定高度的测量孔1121内,下渗水收集模块进行初始测量,首先水量储存器内称重式传感器测量水量储存器内的初始重量,将初始测量值传送到中央处理芯片91 ;土壤内水分通过下渗水收集片7,进入到水量储存器,每隔固定时间测量一次,并将数据传到中央处理器进行计算得到下渗水收集量数据,并进行存储。
[0060]3)水量储存器内的水分饱和时,暂停测量,开启水量储存器外壁的电热蒸发片82,迅速蒸发水量储存器内水分,水分降低到固定值后,关闭加热装置,继续下渗水的测量
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