一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，包括無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、錐形鉆頭和沖擊柄；所述的錐形鉆頭、不少于1個無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、沖擊柄經(jīng)過連接螺桿依次串聯(lián)連接后構(gòu)成圓柱狀整體。本發(fā)明的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，適合于長期土壤基質(zhì)勢研究，與以往的產(chǎn)品相比，可以大大簡化安裝、使用程序，有效提高我國土壤基質(zhì)勢研究領(lǐng)域的裝備水平。有效克服了常規(guī)土壤基質(zhì)勢測量儀的操作繁瑣、邊界影響大、自動化程度低的不利因素。采用無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置可以很好實(shí)現(xiàn)低邊界效應(yīng)、剖面一體化的測量，同時還可以實(shí)現(xiàn)土壤基質(zhì)勢的自動采集，大大提高了工作效率，該裝置的應(yīng)用具有很高的科學(xué)價值。
【專利說明】
一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土壤基質(zhì)勢剖面測量【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]土壤基質(zhì)勢，代表了土壤中水分的能量狀態(tài)，是土壤水分運(yùn)動的根本驅(qū)動力，而土基質(zhì)勢所研究的是水分在土壤中的運(yùn)動過程、規(guī)律和機(jī)理。目前土壤基質(zhì)勢的研究已成為土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)、水資源學(xué)以及資源與環(huán)境科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)和前沿研究領(lǐng)域，越來越得到重視?；|(zhì)勢測量開展土壤基質(zhì)勢研究的重要手段。無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置是開展室內(nèi)、野外土壤基質(zhì)勢研究的重要裝置，國內(nèi)開展土壤基質(zhì)勢測量的裝置一般采用基于連通器原理的水銀負(fù)壓計和基于熱容原理的干式負(fù)壓計，其中水銀負(fù)壓計在長期的測量過程中需要頻繁的補(bǔ)充潔凈的無汽水，而且需要大量的人工用于安裝、觀測記錄；干式負(fù)壓計在測量過程中和水銀負(fù)壓計類似，每只負(fù)壓計只能測量一個層位的土壤基質(zhì)勢，很難測量同一剖面上連續(xù)自動測量特讓基質(zhì)勢的分布狀況，給大量開展土壤基質(zhì)勢研究帶來一定的難度，同時采用分層埋設(shè)，安裝過程中對裝置周邊的土壤擾動較大，邊界效應(yīng)的影響大大降低了土壤基質(zhì)勢測量的精度，因此，需要研發(fā)一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)、易安裝、投資較低，能夠滿足垂向連續(xù)自動測量的需要，為推動土壤基質(zhì)勢研究提供重要設(shè)備條件支持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，。
[0004]技術(shù)方案:為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，包括無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、錐形鉆頭和沖擊柄；所述的錐形鉆頭、不少于I個無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、沖擊柄經(jīng)過連接螺桿依次串聯(lián)連接后構(gòu)成圓柱狀整體。
[0005]所述的無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元包括設(shè)在硬質(zhì)鋼材結(jié)構(gòu)圓柱狀本體上的高密度陶土塊，在所述的陶土塊內(nèi)部包裹有溫度傳感器和加熱電阻，所述的溫度傳感器通過溫度傳感器信號線與設(shè)在本體上的溫度信號觸片相連，所述的溫度傳感器通過電源線與設(shè)在本體上的溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片相連，所述的加熱電阻通過加熱電阻電源線與在本體上的加熱電阻正極電源觸片、加熱電阻負(fù)極電源觸片相連，所述的溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片、加熱電阻正極電源觸片、溫度信號觸片、加熱電阻負(fù)極電源觸片與信號線-電源線集束相連，所述的信號線-電源線集束與數(shù)字芯片相連。
[0006]所述的信號線-電源線集束設(shè)在本體上預(yù)留的內(nèi)腔內(nèi)。
[0007]所述的數(shù)字芯片與數(shù)字信號線、裝置輸入電源正極、裝置輸入電源負(fù)極相連。
[0008]所述的無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元有2-4個。
[0009]所述的錐形鉆頭是錐形的硬質(zhì)鋼體。
[0010]所述的電子芯片設(shè)在沖擊柄上。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及突出性效果:本發(fā)明的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，適合于長期土壤基質(zhì)勢研究，與以往的產(chǎn)品相比，可以大大簡化安裝、使用程序，有效提高我國土壤基質(zhì)勢研究領(lǐng)域的裝備水平。有效克服了常規(guī)土壤基質(zhì)勢測量儀的操作繁瑣、邊界影響大、自動化程度低的不利因素。采用無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置可以很好實(shí)現(xiàn)低邊界效應(yīng)、剖面一體化的測量，同時還可以實(shí)現(xiàn)土壤基質(zhì)勢的自動采集，大大提高了工作效率，該裝置的應(yīng)用具有很高的科學(xué)價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，包括無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、錐形鉆頭11和沖擊柄10，錐形鉆頭11、不少于I個(優(yōu)選2-4個)無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、沖擊柄10經(jīng)過連接螺桿依次串聯(lián)連接后構(gòu)成圓柱狀整體。該裝置主要特點(diǎn)在于模塊化的無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元的線狀組合，無擾動式的裝置安裝和自動采集系統(tǒng)使得土壤基質(zhì)勢測量的精度更高、使用更簡便。
[0015]無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元包括設(shè)在硬質(zhì)鋼材結(jié)構(gòu)圓柱狀本體上的高密度陶土塊1，在陶土塊I內(nèi)部包裹有溫度傳感器2和加熱電阻3，溫度傳感器2通過溫度傳感器信號線4與設(shè)在本體上的溫度信號觸片16相連，溫度傳感器2通過電源線與設(shè)在本體上的溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片5相連，加熱電阻3通過加熱電阻電源線7與在本體上的加熱電阻正極電源觸片9、加熱電阻負(fù)極電源觸片17相連，溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片5、加熱電阻正極電源觸片9、溫度信號觸片16、加熱電阻負(fù)極電源觸片17與信號線-電源線集束8相連，信號線-電源線集束8與數(shù)字芯片12相連。其中，高密度陶土塊I的熱容可隨著周邊的土壤水分含量的變化而變化，溫度傳感器2的核心部件為熱敏電阻可以測量陶土塊的溫度，加熱電阻3用于加熱陶土塊，溫度傳感器信號線4用于傳輸熱敏電阻產(chǎn)生的電阻模擬信號，溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片5為溫度傳感器2的電源輸入點(diǎn)，連接螺桿6為用于連接無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、沖擊柄10、錐形鉆頭11，加熱電阻電源線7用于輸送加熱電能，信號線-電源線集束8用于集中輸送無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元的信號線和電源性，力口熱電阻正極電源觸片9為加熱電阻的3的電源正極輸入點(diǎn)，沖擊柄10是將裝置壓入土體的施力點(diǎn)，錐形鉆頭11是錐形的硬質(zhì)鋼體，錐形有利于降低裝置的入土阻力，電子芯片12(可設(shè)在沖擊柄10上)可將測量到的模擬信號裝換成數(shù)字信號，并傳送給數(shù)據(jù)采集器，數(shù)字信號線13用于傳輸數(shù)字信號，裝置輸入電源正極14和裝置輸入電源負(fù)極15是裝置的輸入點(diǎn)，溫度信號觸片16用于傳輸溫度模擬信號，加熱電阻負(fù)極電源觸片17為加熱電阻的3的電源負(fù)極輸入點(diǎn)，內(nèi)腔18用于各無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元的信號線-電源線集束8的布設(shè)。
[0016]使用時，將裝置的錐形鉆頭11朝下，利用阻尼錘錘擊裝置頂部的沖擊柄10，將裝置壓入土壤至需要的深度。由于土壤基質(zhì)勢與熱容存在一定的函數(shù)關(guān)系，測量時，無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元周邊一定的土壤濕度可使得高密度陶土塊I具有一定的熱熔與之相適應(yīng)。工作時，電流通過裝置輸入電源正極14、裝置輸入電源負(fù)極15進(jìn)入裝置，并定量定時輸送至加熱電阻3來加熱陶土塊1，利用溫度傳感器2測得高密度陶土塊I的溫度，溫度的模擬信號通過溫度傳感器信號線4、溫度信號觸片16、信號線-電源線集束8傳至數(shù)字芯片12，模擬信號被處理成數(shù)字信號通過數(shù)字信號線13發(fā)送至數(shù)據(jù)采集器(外設(shè))，土壤基質(zhì)勢與熱容的函數(shù)關(guān)系式被事先保存在數(shù)據(jù)采集器內(nèi)，通過采集器自動換算出高密度陶土塊的熱容，并為該熱容值匹配相應(yīng)的土壤基質(zhì)勢，即可測出該時刻的土壤基質(zhì)勢。
【權(quán)利要求】
1.一種無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:包括無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、錐形鉆頭(11)和沖擊柄(10);所述的錐形鉆頭(11 )、不少于I個無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元、沖擊柄(10)經(jīng)過連接螺桿(6)依次串聯(lián)連接后構(gòu)成圓柱狀整體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元包括設(shè)在硬質(zhì)鋼材結(jié)構(gòu)圓柱狀本體上的高密度陶土塊(1)，在所述的陶土塊(I)內(nèi)部包裹有溫度傳感器(2 )和加熱電阻(3 )，所述的溫度傳感器(2 )通過溫度傳感器信號線(4)與設(shè)在本體上的溫度信號觸片(16)相連，所述的溫度傳感器(2)通過電源線與設(shè)在本體上的溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片(5)相連，所述的加熱電阻(3)通過加熱電阻電源線(7)與在本體上的加熱電阻正極電源觸片(9)、加熱電阻負(fù)極電源觸片(17)相連，所述的溫度傳感器正、負(fù)極電源觸片(5)、加熱電阻正極電源觸片(9)、溫度信號觸片(16)、加熱電阻負(fù)極電源觸片(17)與信號線-電源線集束(8)相連，所述的信號線-電源線集束(8)與數(shù)字芯片(12)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的信號線-電源線集束(8)設(shè)在本體上預(yù)留的內(nèi)腔(18)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的數(shù)字芯片(12)與數(shù)字信號線(13)、裝置輸入電源正極(14)、裝置輸入電源負(fù)極(15)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的無水土壤基質(zhì)勢傳感器單元有2-4個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的錐形鉆頭(11)是錐形的硬質(zhì)鋼體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無水土壤基質(zhì)勢剖面測量裝置，其特征在于:所述的電子芯片(12)設(shè)在沖擊柄(10)上。
【文檔編號】G01N33/24GK104391105SQ201410721452
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月3日
【發(fā)明者】劉霞, 張金池, 初磊, 林杰 申請人:南京林業(yè)大學(xué)