一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪，包括土壤取样器和自动测量记录系统。该土壤取样器由外套管，内套管，钢丝网夹层等构成。其中外套管内部开有若干个导向槽，槽内放置有钢丝拉绳以及导向环。外套管的下部留有刀环，以利于取样器顺利进入土壤，同时刀环的上边沿与内套管的内壁齐平，避免内套管受土壤阻力作用。本装置的自动测量记录系统由精密天平，外支架，内支架，钢丝吊绳，滑轮系统，吊架等部分组成。本发明提出了适合于砂性土壤的，小扰动的取土方法。测量时不需要将土样取出称量，可以原位观测。整体上采用了自动计量的方式，可连续观测。取样器外层采用了栅格结构，减弱了传统小型蒸渗仪的边界效应。
【专利说明】一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪。
【背景技术】
[0002]蒸渗仪(简称Lysimeter)是在电子技术，土壤物理学和微气候等研究领域，为了方便有效地测定植物的蒸散，为农田水文研究开发研制的一种系统、简单易用的先进的自动观测仪器。该仪器主要用于测试农田土壤水分蒸发和作物蒸腾所散失的总水量及土壤渗漏水量、降雨量、凌结水及沙尘天气干湿沉降。目前，国内外对于蒸渗仪的研制主要有液体浮力平衡蒸渗仪、机械杠杆蒸渗仪、压力传感器称重式蒸渗仪等。其共同特点是利用传感器测定盛土容器中土壤因蒸发、蒸散、渗漏、降水或灌溉而引起的土壤水分重量变化，及时掌握土壤水分干旱测定值，为农业生态灌溉及节约用水提供科学依据。现有的压力传感器称重式蒸渗仪是由内桶体、外桶体、高精度弹簧、传感器、大型地下室、自动补水装置、可调支架、渗漏管及渗漏自记传感器等组成，这种内外双桶体压力传感器称重式蒸渗仪，由于其双桶结构设计原因，内桶直径为2米，高度为2米，桶体中装载原状土，在桶体下面等距离互成120度安装三根高强度弹簧在内桶体正下方支撑，以及高精度悬挂传感器，利用传感器把桶体中土壤重量转化为电信号，再由数据采集系统处理储存、并转化为土壤中水的蒸散量，前后两次测值之差即为当时段的土壤中水的蒸散量，压力传感器称重式蒸渗仪的造价较高，需要修建大型地下室用于维护和更换弹簧及压力传感器，土建工程费用较高。
[0003]目前存在的微型蒸渗仪，结构复杂，价格昂贵。
[0004]目前，大型蒸渗仪精度高，边界效应小，可连续测量。但是投资大，不方便移动，配套设备复杂。另外，小型蒸渗仪布设容易，方便移动，可多点测量，投资少，安装方便，但是其精度低，易受到外界环境干扰，边界效应较为明显，不可连续测量。现有微型蒸渗仪的取土方式比较落后，对土壤的扰动较大。尤其是对于干旱半干旱地区的砂性土壤，土壤水分含量本身较低，且土壤质地松散，在较为干燥的情况下有时很难取样。并且，现有微型蒸渗仪不适合于原位连续观测。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种适合于砂性土壤的，小扰动的取土方法。测量时不需要将土样取出称量，可以原位观测，这对于砂性土壤是必须的。整体上采用了自动计量的方式，可连续观测。取样器外层采用了栅格结构，减弱了过去小型蒸渗仪的边界效应。
[0006]本发明涉及一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪，包括土壤取样器和自动测量记录系统。该土壤取样器由外套管，内套管，钢丝网夹层构成。其中外套管内部开有若干个导向槽，槽内放置有钢丝拉绳以及导向环。外套管的下部留有刀环，以利于取样器顺利进入土壤，同时刀环的上边沿与内套管的内壁齐平，避免内套管受土壤阻力作用。
[0007]本装置的自动测量记录系统由精密天平，外支架，内支架，钢丝吊绳，滑轮系统，吊架等部分组成。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中:
[0009]图1为本发明的一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪的土壤取样器结构示意图；
[0010]图2为本发明的一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪的整体结构示意图；
[0011]图3为本发明的一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪的俯视图。
【具体实施方式】
[0012]在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0013]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
[0014]参考附图1-3，整个装置包括土壤取样器和自动测量记录系统。
[0015]如图1所示，为本装置的土壤取样器。该系统由外套管，内套管，钢丝网夹层构成。其中外套管内部开有若干个导向槽，槽内放置有钢丝拉绳以及导向环。外套管的下部留有刀环，以利于取样器顺利进入土壤，同时刀环的上边沿与内套管的内壁齐平，避免内套管受土壤阻力作用。
[0016]操作过程如下:
[0017]1.取出外套管，在导向槽中布置好钢丝拉绳，并穿过导向环，钢丝环的一端固定在导向环上，另一端穿过导向环，沿导向槽延伸至地表。钢丝拉绳在导向环的作用下形成一种一端可拉紧的环形。该环形内部包围在柔性钢丝网的外部。根据一般土壤水分研究的需要本设计沿套管径向布置了三处导向环和配套钢丝拉绳。
[0018]2.将柔性钢丝网包裹在内套管的外部从上至下依次穿过三处钢丝环，直至底端与外套管下沿刀环边缘对其紧密结合。由于外套管内壁开有导向槽，钢丝绳及导向环都处于槽内，不会影响内套管及钢丝网的放入，可紧密结合，同时底部留出一部分多余的柔性钢丝网，以利于锁紧底部土样开口。
[0019]3.安装完毕后将取样器垂直于土壤逐渐导入到砂性土壤中，直至到达底部。当到达预定位置后，将内套管逐渐拉起，当到达最下端导向环位置时停止，然后拉动对应的钢丝拉环，由于内套管的支持作用消失，受到钢丝绳水平运动的作用柔性钢丝网逐渐收缩，将砂性土壤土柱切断并包裹紧密。继续移动内部套管直至第二个导向环位置停止，重复以上过程。
[0020]4.最后将取得的土样及钢丝拉绳取出，得到包裹紧密的三部分土样，采用尼龙扎带将土样底部重新绑扎固定。最后切断钢丝网，松脱钢丝拉绳，取得土样。取样器外套管依旧放置在土壤中。
[0021]如图2所示,为本装置的自动测量记录系统:该系统由精密天平,外支架，内支架，钢丝吊绳，滑轮系统，吊架等部分组成。
[0022]操作过程如下:
[0023]首先将包裹好的三个土样分别固定在吊架上，吊架两端可嵌入到导向槽内，防止土样转动。依次沿六个(三对)导向槽放入钢丝吊绳将土样悬吊在取样器外套管所构成的取样洞内，钢丝绳连接到吊架的两端，其中钢丝绳的一端固定在内支架的横梁上，另外一端可以自由移动，将自由端悬挂重物以平衡土样重力作用，以期符合精密天平的测量量程要求(重物和土样的重力差加在精密天平上)，并通过滑轮组合将重力变换为拉力，传递到精密天平上。精密天平可设置采样间隔和自动记录功能，并可与计算机连接进行实时测量。
[0024]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪，其特征在于: 所述蒸渗仪包括土壤取样器和自动测量记录系统； 所述土壤取样器由外套管，内套管，钢丝网夹层构成；其中外套管内部开有若干个导向槽，槽内放置有钢丝拉绳以及导向环；外套管的下部留有刀环，以利于取样器顺利进入土壤，同时刀环的上边沿与内套管的内壁齐平，避免内套管受土壤阻力作用； 所述自动测量记录系统由精密天平，外支架，内支架，钢丝吊绳，滑轮系统，吊架等部分组成。
2.如权利要求1所述的一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪，其特征在于: 所述土壤取样器的操作过程如下: (1)取出外套管，在导向槽中布置好钢丝拉绳，并穿过导向环，钢丝环的一端固定在导向环上，另一端穿过导向环，沿导向槽延伸至地表；钢丝拉绳在导向环的作用下形成一种一端可拉紧的环形；该环形内部包围在柔性钢丝网的外部；根据一般土壤水分研究的需要沿套管径向布置三处导向环和配套钢丝拉绳； (2)将柔性钢丝网包裹在内套管的外部从上至下依次穿过三处钢丝环，直至底端与外套管下沿刀环边缘对其紧密结合；由于外套管内壁开有导向槽，钢丝绳及导向环都处于槽内，不会影响内套管及钢丝网的放入，可紧密结合，同时底部留出一部分多余的柔性钢丝网，以利于锁紧底部土样开口 ； (3)安装完毕后将取样器垂直于土壤逐渐导入到砂性土壤中，直至到达底部；当到达预定位置后，将内套管逐渐拉起，当到达最下端导向环位置时停止，然后拉动对应的钢丝拉环，由于内套管的支撑作用消失，受到钢丝绳水平运动的作用柔性钢丝网逐渐收缩，将砂性土壤土柱切断并包裹紧密；继续移动内部套管直至第二个导向环位置停止，重复以上过程; (4)最后将取得的土样及钢丝拉绳取出，得到包裹紧密的三部分土样，采用尼龙扎带将土样底部重新绑扎固定；最后切断钢丝网，松脱钢丝拉绳，取得土样；取样器外套管依旧放置在土壤中。
3.如权利要求1或2所述的一种适应于砂性土壤的自动微型蒸渗仪，其特征在于: 所述自动测量记录系统的操作过程如下: 首先将包裹好的三个土样分别固定在吊架上，吊架两端可嵌入到导向槽内，防止土样转动；依次沿六个导向槽放入钢丝吊绳将土样悬吊在取样器外套管所构成的取样洞内，钢丝绳连接到吊架的两端，其中钢丝绳的一端固定在内支架的横梁上，另外一端可以自由移动，将自由端悬挂重物以平衡土样重力作用，以期符合精密天平的测量量程要求，并通过滑轮组合将重力变换为拉力，传递到精密天平上；精密天平可设置采样间隔和自动记录功能，并可与计算机连接进行实时测量。
【文档编号】G01N5/04GK104266929SQ201410482022
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】何自立, 汪有科, 王智, 周玉红, 汪星, 高志勇 申请人:西北农林科技大学