專利名稱：一種軟管連接的分體式測量土壤水勢的張力計的制作方法
一種軟管連接的分體式測量土壤水勢的張力計技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于測控技術(shù)領(lǐng)域的一種農(nóng)用測量儀器，尤其涉及一種軟管連接的測量土壤水勢的張力計。
背景技術(shù)：
土壤水分是研究農(nóng)業(yè)干早及作物干早的重要指標，是農(nóng)田灌溉管理、區(qū)域水文條件研究和流域水分平衡計算的重要參量。特別是隨著水源危機日益突出，國內(nèi)外對節(jié)水農(nóng)業(yè)研究都給予高度重視，土壤含水量也就成了節(jié)水農(nóng)業(yè)研究中經(jīng)常測定的項目。測定方法的研究主要體現(xiàn)在如何快捷、準確、經(jīng)濟地測定土壤含水量方面，這對于及時探明土壤水分狀況，以便適時做出科學(xué)的決策或采取合理的措施等具有重要意義。
通過對現(xiàn)有土壤水勢測定儀器分析，可以看到雖然目前測定土壤水勢的儀器有很多，原理也很多，有機械式的，也有數(shù)顯式的，但是使用中還是存在很多的問題，要么設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，對操作者專業(yè)知識要求高。要么價格昂貴，不利于推廣和田間利用。還有就是功耗大，不利于節(jié)約能源，尤其是在野外環(huán)境下，功耗大會限制設(shè)備的使用時限。同時有的設(shè)備還會產(chǎn)生放射性物質(zhì)，對人體和土壤都有危害。
土壤張力計是測定土壤水勢的一種儀器，其結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，使用方便，但是其也存在以下缺點
I、測量精度低，且都是通過機械式儀表進行讀數(shù)，不利于數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集與存儲。
2、需要不定時的注水，由于土壤張力計是有機玻璃或塑料硬桿結(jié)構(gòu)，注水時對土壤張力計擾動較大，會破壞土壤結(jié)構(gòu)，對測量結(jié)果的可靠性影響較大。
3、由于土壤張力計是有機玻璃或塑料硬桿結(jié)構(gòu)，將其整體安裝在土壤中，水會沿硬管壁入滲，容易造成壁效應(yīng)。
通過對張力計的優(yōu)缺點的分析，可以看出，要想更好的將張力計運用于科學(xué)測量中，必須對張力計進行不斷改進和完善。發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中土壤張力計存在的以上缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種軟管連接的分體式測量土壤水勢的張力計，該張力計兼顧了傳統(tǒng)張力計的簡單易用的特點，又可以進行數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集與存儲。
為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種軟管連接的測量土壤水勢的張力計，其特征在于，包括陶土管，在陶土管的上端分別封接有一根注水軟管和一根導(dǎo)壓軟管，所述的導(dǎo)壓軟管連接用于儲存水和收集空氣的儲水集氣管，儲水集氣管上有蓋子，在儲水集氣管的側(cè)端，安裝有真空壓力表或數(shù)字式壓力傳感器。
本發(fā)明的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，對傳統(tǒng)的土壤張力計的陶土管和測量部分采用分體式設(shè)計，使陶土管埋設(shè)更加方便。其結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，使用方便，同時兼顧傳統(tǒng)和常規(guī)使用方法，克服了傳統(tǒng)張力計的一些弊端，但保留了其價格低廉，操作簡單的優(yōu)點，又改進了其結(jié)構(gòu)，使得測量的結(jié)果更加準確，更利于進行科學(xué)測量。在用作傳統(tǒng)使用時，用真空壓力表可以在野外環(huán)境下使用，不必對其供電，可以當作傳統(tǒng)的張力計使用。而進行數(shù)字化信號的采集的時候，只需要將真空壓力表替換為數(shù)字式壓力傳感器就可以了， 其它部分不用作任何改動，這樣采集的信號就是數(shù)字信號了，對后續(xù)的存儲處理等都更加方便。


圖I為本發(fā)明的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，作為傳統(tǒng)使用方式的安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，常規(guī)使用方式的安裝結(jié)構(gòu)圖。
圖I和圖2中的標記分別表不1、蓋子，2、儲水集氣管,3、注水管,4、導(dǎo)壓管,5、陶土管，6、真空壓力表，7、數(shù)字式壓力傳感器。
圖3為本發(fā)明的數(shù)字信號的儲存顯示的硬件電路原理圖。
下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步的詳細的說明。
具體實施方式
按照本發(fā)明的技術(shù)方案，一種軟管連接的測量土壤水勢的張力計，包括陶土管5， 在陶土管的5上端分別封接有一根注水軟管3和一根導(dǎo)壓軟管4，導(dǎo)壓軟管4連接用于儲存水和收集空氣的儲水集氣管2，儲水集氣管2上有蓋子1，在儲水集氣管2的側(cè)端，安裝有真空壓力表6或數(shù)字式壓力傳感器7。適用于用于測定土壤水基質(zhì)勢。
以下是采用該軟管連接的測量土壤水勢的張力計的傳統(tǒng)使用和常規(guī)使用方式。
圖I為傳統(tǒng)使用方式的安裝結(jié)構(gòu)圖。將陶土管5和儲水集氣管2通過導(dǎo)壓管4連接，這樣在使用時，可以將陶土管5 (即測量頭)單獨埋設(shè)在土壤中，避免讀數(shù)或者其他操作時對土壤的擾動，同時也避免了壁效應(yīng)的影響。注水管3封接在陶土管5的上端，這樣在對陶土管5重新注水時，就不用將陶土管5從土壤中取出，使用更方便，也避免對同一點的水勢測量位置的移動對測量準確性的影響。作為傳統(tǒng)使用時，在儲水集氣管2的側(cè)端安裝真空壓力表6，這樣在野外環(huán)境使用時就和傳統(tǒng)的張力計一樣使用，而不用考慮供電等因素。
在具體制作中，儲水集氣裝置2可采用有透明的機玻璃制作，可以觀察儲水集氣裝置2內(nèi)水位的變化，導(dǎo)壓軟管4要求能夠承壓即可。
圖2為常規(guī)使用方式的安裝結(jié)構(gòu)圖。在這種情況下，除了將真空壓力表6替換為數(shù)字式壓力傳感器7，其它結(jié)構(gòu)和圖I 一樣，由于儲水集氣管2側(cè)端真空壓力表6和數(shù)字式壓力傳感器7的接口設(shè)計相同，可互換安裝，這樣就將采集到的壓力信號就可與通過圖3的數(shù)字信號的儲存顯示的硬件電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，使采集到的數(shù)據(jù)更有利于電腦的存儲和查閱。
在圖2的情況下，雖然已經(jīng)安裝了數(shù)字式壓力傳感器7，但是輸出的信號還需要進行處理，以獲取準確的數(shù)據(jù)。如圖3所示，數(shù)字式壓力傳感器7通過運算放大器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過I/O接口輸入到單片機中，單片機還通過I/O接口連接有鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，電源模塊連接數(shù)字式壓力傳感器7、運算放大器和單片機；其中，運算放大器，將微弱的電信號進行放大，液晶顯示模塊用來實時顯示測得的土壤水勢，鍵盤輸入模塊用來查詢歷史數(shù)據(jù)和設(shè)定各種參數(shù)， 數(shù)據(jù)存儲模塊則用來存儲歷史數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種軟管連接的測量土壤水勢的張力計，其特征在于，包括陶土管(5)，在陶土管的(5)上端分別封接有一根注水軟管(3)和一根導(dǎo)壓軟管(4)，所述的導(dǎo)壓軟管(4)連接用于儲存水和收集空氣的儲水集氣管(2 )，儲水集氣管(2 )上有蓋子(I)，在儲水集氣管(2 )的側(cè)端，安裝有真空壓力表(6)或數(shù)字式壓力傳感器(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，其特征在于，所述的儲水集氣裝置(2 )采用有機玻璃制作。
3.如權(quán)利要求I所述的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，其特征在于，所述的儲水集氣管(2)側(cè)端的真空壓力表(6)和數(shù)字式壓力傳感器(7)接口相同，可互換安裝。
4.如權(quán)利要求I所述的軟管連接的測量土壤水勢的張力計，其特征在于，所述的數(shù)字式壓力傳感器(7)通過運算放大器連接A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過I/O接口輸入到單片機中，單片機還通過I/O接口連接有鍵盤輸入模塊、液晶顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，電源模塊連接數(shù)字式壓力傳感器(7)、運算放大器和單片機；其中，液晶顯示模塊用來實時顯示測得的土壤水勢，鍵盤輸入模塊用來查詢歷史數(shù)據(jù)和設(shè)定各種參數(shù)，數(shù)據(jù)存儲模塊則用來存儲歷史數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種軟管連接的測量土壤水勢的張力計，包括陶土管，在陶土管的上端分別封接有一根注水軟管和一根導(dǎo)壓軟管，所述的導(dǎo)壓軟管連接用于儲存水和收集空氣的儲水集氣管，儲水集氣管上有蓋子，在儲水集氣管的側(cè)端，安裝有真空壓力表或數(shù)字式壓力傳感器。作為傳統(tǒng)使用時，測使用真空壓力表，而進行數(shù)字化信號的采集的時候，只需要將真空壓力表替換為數(shù)字式壓力傳感器即可，其它部分不用作任何改動，這樣采集的信號是數(shù)字信號，對后續(xù)的存儲處理等都更加方便。其結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，使用方便，同時兼顧傳統(tǒng)和常規(guī)使用方法，克服了傳統(tǒng)張力計的一些弊端，保留了其價格低廉，操作簡單的優(yōu)點，使得測量的結(jié)果更加準確，更利于進行科學(xué)測量。
文檔編號G01N33/24GK102937643SQ201210462018
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者韓文霆, 張小波, 黨革榮 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué)