本發(fā)明涉及土壤檢測(cè)儀器，尤其涉及一種電阻型土壤水分傳感器的制作工藝。
背景技術(shù)：
電阻型土壤水分傳感器是一種常用的土壤墑情檢測(cè)裝置，其通過電阻塊的含水率與電阻之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，來(lái)判斷土壤的含水量，具有較高的測(cè)定精度和穩(wěn)定性，且易于標(biāo)定，成本低。但其仍存在一些問題，比如，其土壤水吸力測(cè)定范圍較小，當(dāng)土壤含水量較大時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)精確的測(cè)量，但當(dāng)土壤含水量較小時(shí)，則測(cè)量精度會(huì)下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種測(cè)量范圍寬、測(cè)量精度高的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種電阻型土壤水分傳感器的制作工藝，包括：
步驟一、將二氧化硅一級(jí)顆粒、二氧化硅二級(jí)顆粒、二氧化硅三級(jí)顆粒以及石膏粉按質(zhì)量比12:55:7:2混合均勻，得到顆?；旌衔?，其中，所述二氧化硅一級(jí)顆粒的粒徑為1～1.5mm，所述二氧化硅二級(jí)顆粒的粒徑為0.3～0.7mm，所述二氧化硅三級(jí)顆粒的粒徑為50～80μm，所述石膏粉的粒徑為80～100μm；
步驟二、向顆?；旌衔镏屑尤刖郾０啡芤?，且顆?；旌衔锖途郾０返馁|(zhì)量比為1500:1，制成填充料，聚丙烯酰胺溶液的質(zhì)量濃度為0.001％；
步驟三、利用陶土制作外殼，所述外殼呈內(nèi)部中空的管狀，且所述外殼的上端開口，下端呈半球形；
步驟四、將填充料填充至所述外殼內(nèi)，并再次向填充料中滴加聚丙烯酰胺溶液0.1mL，將填充有填充料的外殼置于一振蕩設(shè)備中進(jìn)行振蕩，振蕩頻率為30～40次/min，振蕩時(shí)間為10～15min，從而制成電阻塊；振蕩結(jié)束后，再向所述填充料插入一對(duì)電極，每個(gè)電極的一端插入至所述電阻塊內(nèi)，另一端延伸至所述外殼之外，用封板密封所述開口。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝，還包括：
步驟五、將一對(duì)信號(hào)線分別焊接至一對(duì)電極上。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟四中，振蕩結(jié)束后，再將所述填充料插入一對(duì)電極，每個(gè)電極的一端插入至所述電阻塊內(nèi)，另一端延伸至所述外殼之外，之后再次振蕩，振蕩頻率為10～15次/min，振蕩時(shí)間為5～8min，之后再用封板密封所述開口。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述封板為由環(huán)氧樹脂制成。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟三中，利用陶土制作外殼的具體過程包括：先提供一個(gè)模具，所述模具呈柱狀，且所述模具的外表面具有若干均勻分布的凹坑，將陶土和水混合制成陶土泥，將陶土泥涂覆在所述模具外表面，形成陶土坯，進(jìn)行燒制，最后脫模，制成內(nèi)表面具有若干均勻分布的凸起的外殼。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟三中，在將所述陶土泥涂覆在所述模具外表面時(shí)，還在陶土坯的外表面制作若干環(huán)形翅片，所述若干環(huán)形翅片相對(duì)于所述模具的軸線均勻分布。
本發(fā)明所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝合理配制不同粒徑的二氧化硅顆粒以及石膏粉的配比，并改進(jìn)了電阻塊的制備工藝，最終制備的電阻塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更均勻，吸水性更好，從而擴(kuò)大傳感器的測(cè)量范圍，改善了傳感器的測(cè)量精度。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所述的電阻型土壤水分傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
如圖1所述，本發(fā)明提供一種電阻型土壤水分傳感器的制作工藝，包括：
步驟一、將二氧化硅一級(jí)顆粒、二氧化硅二級(jí)顆粒、二氧化硅三級(jí)顆粒以及石膏粉按質(zhì)量比12:55:7:2混合均勻，得到顆?；旌衔?，其中，所述二氧化硅一級(jí)顆粒的粒徑為1～1.5mm，所述二氧化硅二級(jí)顆粒的粒徑為0.3～0.7mm，所述二氧化硅三級(jí)顆粒的粒徑為50～80μm，所述石膏粉的粒徑為80～100μm；
步驟二、向顆?；旌衔镏屑尤刖郾０啡芤?，且顆粒混合物和聚丙烯酰胺的質(zhì)量比為1500:1，制成填充料，聚丙烯酰胺溶液的質(zhì)量濃度為0.001％；
步驟三、利用陶土制作外殼4，所述外殼呈內(nèi)部中空的管狀，且所述外殼的上端開口，下端呈半球形；
步驟四、將填充料6填充至所述外殼4內(nèi)，并再次向填充料中滴加聚丙烯酰胺溶液0.1mL，將填充有填充料的外殼置于一振蕩設(shè)備中進(jìn)行振蕩，振蕩頻率為30～40次/min，振蕩時(shí)間為10～15min，從而制成電阻塊；振蕩結(jié)束后，再向所述填充料插入一對(duì)電極1，每個(gè)電極的一端插入至所述電阻塊內(nèi)，另一端延伸至所述外殼之外，用封板2密封所述開口。
本發(fā)明將二氧化硅顆粒分成二氧化硅一級(jí)顆粒、二氧化硅二級(jí)顆粒以及二氧化硅三級(jí)顆粒，二氧化硅一級(jí)顆粒的粒徑為1～1.5mm，二氧化硅二級(jí)顆粒的粒徑為0.3～0.7mm，二氧化硅三級(jí)顆粒的粒徑為50～80μm，上述三者與石膏粉的質(zhì)量比為12:55:7:2，而石膏粉的粒徑選定為80～100μm，基于該選擇，幾種顆?；旌显谝黄?，其最終顆粒之間的孔隙可以控制在范圍內(nèi)，從而使得電阻塊表現(xiàn)出較好的吸水規(guī)律，在土壤含水量較低的情況其電阻值仍然有規(guī)律地變化。另外，在將填充料填充至外殼內(nèi)時(shí)，進(jìn)行設(shè)定頻次的振蕩，以促使整個(gè)電阻塊內(nèi)顆粒分布均勻，保證電阻值在使用時(shí)所測(cè)量的數(shù)值穩(wěn)定。
經(jīng)過測(cè)定，本發(fā)明所制備得到的傳感器的測(cè)試范圍可以達(dá)到3Kpa～20Mpa，其測(cè)定精度為±1Kpa，適合在多種場(chǎng)合使用，尤其可以滿足在土壤較為缺水的情況下使用。
在吸力平板儀上對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)得土壤水吸力-傳感器電導(dǎo)率關(guān)系曲線。標(biāo)定曲線為電阻與土壤水吸力的對(duì)數(shù)線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)R2大于0.99。通過對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，在3Kpa～20Mpa范圍內(nèi)，傳感器電阻與土壤水吸力的響應(yīng)關(guān)系良好。而且對(duì)35個(gè)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，相關(guān)系數(shù)均大于0.99。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝，還包括：步驟五、將一對(duì)信號(hào)線分別焊接至一對(duì)電極上。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟四中，振蕩結(jié)束后，再將所述填充料插入一對(duì)電極，每個(gè)電極的一端插入至所述電阻塊內(nèi)，另一端延伸至所述外殼之外，之后再次振蕩，振蕩頻率為10～15次/min，振蕩時(shí)間為5～8min，之后再用封板密封所述開口。
當(dāng)電極插入至填充料內(nèi)時(shí)，會(huì)使得填充料在電極周圍的部分出現(xiàn)局部地分布不均勻的情況，導(dǎo)致傳感器的測(cè)試精度下降，因此，在插入電極后，還進(jìn)行小幅度短時(shí)間的振蕩，以改善填充料的分布情況。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述封板為由環(huán)氧樹脂制成。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟三中，利用陶土制作外殼的具體過程包括：先提供一個(gè)模具，所述模具呈柱狀，且所述模具的外表面具有若干均勻分布的凹坑，將陶土和水混合制成陶土泥，將陶土泥涂覆在所述模具外表面，形成陶土坯，進(jìn)行燒制，最后脫模，制成內(nèi)表面具有若干均勻分布的凸起5的外殼。
經(jīng)過上述過程，所制備的外殼的外表面存在均勻分布的凸起，這些凸起增加了外殼的內(nèi)表面積，增加了外殼與電阻塊的接觸，使外殼可以更好地將水分傳遞至電阻塊，減少外殼與電阻塊之間的空隙，從而使得電阻塊可以更充分地吸收土壤內(nèi)部的水分，傳感器的測(cè)試結(jié)果更為精確。
優(yōu)選的是，所述的電阻型土壤水分傳感器的制作工藝中，所述步驟三中，在將所述陶土泥涂覆在所述模具外表面時(shí)，還在陶土坯的外表面制作若干環(huán)形翅片3，所述若干環(huán)形翅片相對(duì)于所述模具的軸線均勻分布。
進(jìn)一步地，為了使還在外殼的外表面增加了翅片，翅片增加了外殼的表面積，外殼與土壤更緊密地接觸，使電阻塊更充分地吸收土壤中的水分，傳感器的測(cè)試結(jié)果更為精確。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。