一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀，包括土壤取樣器和自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)。該土壤取樣器由外套管，內(nèi)套管，鋼絲網(wǎng)夾層等構(gòu)成。其中外套管內(nèi)部開(kāi)有若干個(gè)導(dǎo)向槽，槽內(nèi)放置有鋼絲拉繩以及導(dǎo)向環(huán)。外套管的下部留有刀環(huán)，以利于取樣器順利進(jìn)入土壤，同時(shí)刀環(huán)的上邊沿與內(nèi)套管的內(nèi)壁齊平，避免內(nèi)套管受土壤阻力作用。本裝置的自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)由精密天平，外支架，內(nèi)支架，鋼絲吊繩，滑輪系統(tǒng)，吊架等部分組成。本發(fā)明提出了適合于砂性土壤的，小擾動(dòng)的取土方法。測(cè)量時(shí)不需要將土樣取出稱量，可以原位觀測(cè)。整體上采用了自動(dòng)計(jì)量的方式，可連續(xù)觀測(cè)。取樣器外層采用了柵格結(jié)構(gòu)，減弱了傳統(tǒng)小型蒸滲儀的邊界效應(yīng)。
【專利說(shuō)明】一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀。

【背景技術(shù)】
[0002]蒸滲儀(簡(jiǎn)稱Lysimeter)是在電子技術(shù)，土壤物理學(xué)和微氣候等研究領(lǐng)域，為了方便有效地測(cè)定植物的蒸散，為農(nóng)田水文研究開(kāi)發(fā)研制的一種系統(tǒng)、簡(jiǎn)單易用的先進(jìn)的自動(dòng)觀測(cè)儀器。該儀器主要用于測(cè)試農(nóng)田土壤水分蒸發(fā)和作物蒸騰所散失的總水量及土壤滲漏水量、降雨量、凌結(jié)水及沙塵天氣干濕沉降。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于蒸滲儀的研制主要有液體浮力平衡蒸滲儀、機(jī)械杠桿蒸滲儀、壓力傳感器稱重式蒸滲儀等。其共同特點(diǎn)是利用傳感器測(cè)定盛土容器中土壤因蒸發(fā)、蒸散、滲漏、降水或灌溉而引起的土壤水分重量變化，及時(shí)掌握土壤水分干旱測(cè)定值，為農(nóng)業(yè)生態(tài)灌溉及節(jié)約用水提供科學(xué)依據(jù)?，F(xiàn)有的壓力傳感器稱重式蒸滲儀是由內(nèi)桶體、外桶體、高精度彈簧、傳感器、大型地下室、自動(dòng)補(bǔ)水裝置、可調(diào)支架、滲漏管及滲漏自記傳感器等組成，這種內(nèi)外雙桶體壓力傳感器稱重式蒸滲儀，由于其雙桶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因，內(nèi)桶直徑為2米，高度為2米，桶體中裝載原狀土，在桶體下面等距離互成120度安裝三根高強(qiáng)度彈簧在內(nèi)桶體正下方支撐，以及高精度懸掛傳感器，利用傳感器把桶體中土壤重量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)處理儲(chǔ)存、并轉(zhuǎn)化為土壤中水的蒸散量，前后兩次測(cè)值之差即為當(dāng)時(shí)段的土壤中水的蒸散量，壓力傳感器稱重式蒸滲儀的造價(jià)較高，需要修建大型地下室用于維護(hù)和更換彈簧及壓力傳感器，土建工程費(fèi)用較高。
[0003]目前存在的微型蒸滲儀，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
[0004]目前，大型蒸滲儀精度高，邊界效應(yīng)小，可連續(xù)測(cè)量。但是投資大，不方便移動(dòng)，配套設(shè)備復(fù)雜。另外，小型蒸滲儀布設(shè)容易，方便移動(dòng)，可多點(diǎn)測(cè)量，投資少，安裝方便，但是其精度低，易受到外界環(huán)境干擾，邊界效應(yīng)較為明顯，不可連續(xù)測(cè)量。現(xiàn)有微型蒸滲儀的取土方式比較落后，對(duì)土壤的擾動(dòng)較大。尤其是對(duì)于干旱半干旱地區(qū)的砂性土壤，土壤水分含量本身較低，且土壤質(zhì)地松散，在較為干燥的情況下有時(shí)很難取樣。并且，現(xiàn)有微型蒸滲儀不適合于原位連續(xù)觀測(cè)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種適合于砂性土壤的，小擾動(dòng)的取土方法。測(cè)量時(shí)不需要將土樣取出稱量，可以原位觀測(cè)，這對(duì)于砂性土壤是必須的。整體上采用了自動(dòng)計(jì)量的方式，可連續(xù)觀測(cè)。取樣器外層采用了柵格結(jié)構(gòu)，減弱了過(guò)去小型蒸滲儀的邊界效應(yīng)。
[0006]本發(fā)明涉及一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀，包括土壤取樣器和自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)。該土壤取樣器由外套管，內(nèi)套管，鋼絲網(wǎng)夾層構(gòu)成。其中外套管內(nèi)部開(kāi)有若干個(gè)導(dǎo)向槽，槽內(nèi)放置有鋼絲拉繩以及導(dǎo)向環(huán)。外套管的下部留有刀環(huán)，以利于取樣器順利進(jìn)入土壤，同時(shí)刀環(huán)的上邊沿與內(nèi)套管的內(nèi)壁齊平，避免內(nèi)套管受土壤阻力作用。
[0007]本裝置的自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)由精密天平，外支架，內(nèi)支架，鋼絲吊繩，滑輪系統(tǒng)，吊架等部分組成。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]通過(guò)參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它方面及優(yōu)點(diǎn)將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0009]圖1為本發(fā)明的一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀的土壤取樣器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明的一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3為本發(fā)明的一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0013]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0014]參考附圖1-3，整個(gè)裝置包括土壤取樣器和自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)。
[0015]如圖1所示，為本裝置的土壤取樣器。該系統(tǒng)由外套管，內(nèi)套管，鋼絲網(wǎng)夾層構(gòu)成。其中外套管內(nèi)部開(kāi)有若干個(gè)導(dǎo)向槽，槽內(nèi)放置有鋼絲拉繩以及導(dǎo)向環(huán)。外套管的下部留有刀環(huán)，以利于取樣器順利進(jìn)入土壤，同時(shí)刀環(huán)的上邊沿與內(nèi)套管的內(nèi)壁齊平，避免內(nèi)套管受土壤阻力作用。
[0016]操作過(guò)程如下:
[0017]1.取出外套管，在導(dǎo)向槽中布置好鋼絲拉繩，并穿過(guò)導(dǎo)向環(huán)，鋼絲環(huán)的一端固定在導(dǎo)向環(huán)上，另一端穿過(guò)導(dǎo)向環(huán)，沿導(dǎo)向槽延伸至地表。鋼絲拉繩在導(dǎo)向環(huán)的作用下形成一種一端可拉緊的環(huán)形。該環(huán)形內(nèi)部包圍在柔性鋼絲網(wǎng)的外部。根據(jù)一般土壤水分研究的需要本設(shè)計(jì)沿套管徑向布置了三處導(dǎo)向環(huán)和配套鋼絲拉繩。
[0018]2.將柔性鋼絲網(wǎng)包裹在內(nèi)套管的外部從上至下依次穿過(guò)三處鋼絲環(huán)，直至底端與外套管下沿刀環(huán)邊緣對(duì)其緊密結(jié)合。由于外套管內(nèi)壁開(kāi)有導(dǎo)向槽，鋼絲繩及導(dǎo)向環(huán)都處于槽內(nèi)，不會(huì)影響內(nèi)套管及鋼絲網(wǎng)的放入，可緊密結(jié)合，同時(shí)底部留出一部分多余的柔性鋼絲網(wǎng)，以利于鎖緊底部土樣開(kāi)口。
[0019]3.安裝完畢后將取樣器垂直于土壤逐漸導(dǎo)入到砂性土壤中，直至到達(dá)底部。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置后，將內(nèi)套管逐漸拉起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最下端導(dǎo)向環(huán)位置時(shí)停止，然后拉動(dòng)對(duì)應(yīng)的鋼絲拉環(huán)，由于內(nèi)套管的支持作用消失，受到鋼絲繩水平運(yùn)動(dòng)的作用柔性鋼絲網(wǎng)逐漸收縮，將砂性土壤土柱切斷并包裹緊密。繼續(xù)移動(dòng)內(nèi)部套管直至第二個(gè)導(dǎo)向環(huán)位置停止，重復(fù)以上過(guò)程。
[0020]4.最后將取得的土樣及鋼絲拉繩取出，得到包裹緊密的三部分土樣，采用尼龍?jiān)鷰⑼翗拥撞恐匦陆壴潭?。最后切斷鋼絲網(wǎng)，松脫鋼絲拉繩，取得土樣。取樣器外套管依舊放置在土壤中。
[0021]如圖2所示,為本裝置的自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng):該系統(tǒng)由精密天平,外支架，內(nèi)支架，鋼絲吊繩，滑輪系統(tǒng)，吊架等部分組成。
[0022]操作過(guò)程如下:
[0023]首先將包裹好的三個(gè)土樣分別固定在吊架上，吊架兩端可嵌入到導(dǎo)向槽內(nèi)，防止土樣轉(zhuǎn)動(dòng)。依次沿六個(gè)(三對(duì))導(dǎo)向槽放入鋼絲吊繩將土樣懸吊在取樣器外套管所構(gòu)成的取樣洞內(nèi)，鋼絲繩連接到吊架的兩端，其中鋼絲繩的一端固定在內(nèi)支架的橫梁上，另外一端可以自由移動(dòng)，將自由端懸掛重物以平衡土樣重力作用，以期符合精密天平的測(cè)量量程要求(重物和土樣的重力差加在精密天平上)，并通過(guò)滑輪組合將重力變換為拉力，傳遞到精密天平上。精密天平可設(shè)置采樣間隔和自動(dòng)記錄功能，并可與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
[0024]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀，其特征在于: 所述蒸滲儀包括土壤取樣器和自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)； 所述土壤取樣器由外套管，內(nèi)套管，鋼絲網(wǎng)夾層構(gòu)成；其中外套管內(nèi)部開(kāi)有若干個(gè)導(dǎo)向槽，槽內(nèi)放置有鋼絲拉繩以及導(dǎo)向環(huán)；外套管的下部留有刀環(huán)，以利于取樣器順利進(jìn)入土壤，同時(shí)刀環(huán)的上邊沿與內(nèi)套管的內(nèi)壁齊平，避免內(nèi)套管受土壤阻力作用； 所述自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)由精密天平，外支架，內(nèi)支架，鋼絲吊繩，滑輪系統(tǒng)，吊架等部分組成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀，其特征在于: 所述土壤取樣器的操作過(guò)程如下: (1)取出外套管，在導(dǎo)向槽中布置好鋼絲拉繩，并穿過(guò)導(dǎo)向環(huán)，鋼絲環(huán)的一端固定在導(dǎo)向環(huán)上，另一端穿過(guò)導(dǎo)向環(huán)，沿導(dǎo)向槽延伸至地表；鋼絲拉繩在導(dǎo)向環(huán)的作用下形成一種一端可拉緊的環(huán)形；該環(huán)形內(nèi)部包圍在柔性鋼絲網(wǎng)的外部；根據(jù)一般土壤水分研究的需要沿套管徑向布置三處導(dǎo)向環(huán)和配套鋼絲拉繩； (2)將柔性鋼絲網(wǎng)包裹在內(nèi)套管的外部從上至下依次穿過(guò)三處鋼絲環(huán)，直至底端與外套管下沿刀環(huán)邊緣對(duì)其緊密結(jié)合；由于外套管內(nèi)壁開(kāi)有導(dǎo)向槽，鋼絲繩及導(dǎo)向環(huán)都處于槽內(nèi)，不會(huì)影響內(nèi)套管及鋼絲網(wǎng)的放入，可緊密結(jié)合，同時(shí)底部留出一部分多余的柔性鋼絲網(wǎng)，以利于鎖緊底部土樣開(kāi)口 ； (3)安裝完畢后將取樣器垂直于土壤逐漸導(dǎo)入到砂性土壤中，直至到達(dá)底部；當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)定位置后，將內(nèi)套管逐漸拉起，當(dāng)?shù)竭_(dá)最下端導(dǎo)向環(huán)位置時(shí)停止，然后拉動(dòng)對(duì)應(yīng)的鋼絲拉環(huán)，由于內(nèi)套管的支撐作用消失，受到鋼絲繩水平運(yùn)動(dòng)的作用柔性鋼絲網(wǎng)逐漸收縮，將砂性土壤土柱切斷并包裹緊密；繼續(xù)移動(dòng)內(nèi)部套管直至第二個(gè)導(dǎo)向環(huán)位置停止，重復(fù)以上過(guò)程; (4)最后將取得的土樣及鋼絲拉繩取出，得到包裹緊密的三部分土樣，采用尼龍?jiān)鷰⑼翗拥撞恐匦陆壴潭?；最后切斷鋼絲網(wǎng)，松脫鋼絲拉繩，取得土樣；取樣器外套管依舊放置在土壤中。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種適應(yīng)于砂性土壤的自動(dòng)微型蒸滲儀，其特征在于: 所述自動(dòng)測(cè)量記錄系統(tǒng)的操作過(guò)程如下: 首先將包裹好的三個(gè)土樣分別固定在吊架上，吊架兩端可嵌入到導(dǎo)向槽內(nèi)，防止土樣轉(zhuǎn)動(dòng)；依次沿六個(gè)導(dǎo)向槽放入鋼絲吊繩將土樣懸吊在取樣器外套管所構(gòu)成的取樣洞內(nèi)，鋼絲繩連接到吊架的兩端，其中鋼絲繩的一端固定在內(nèi)支架的橫梁上，另外一端可以自由移動(dòng)，將自由端懸掛重物以平衡土樣重力作用，以期符合精密天平的測(cè)量量程要求，并通過(guò)滑輪組合將重力變換為拉力，傳遞到精密天平上；精密天平可設(shè)置采樣間隔和自動(dòng)記錄功能，并可與計(jì)算機(jī)連接進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01N5/04GK104266929SQ201410482022
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】何自立, 汪有科, 王智, 周玉紅, 汪星, 高志勇 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)