專利名稱:測量土壤水分的電阻式組合傳感器的制作方法
本發(fā)明屬于以采用電阻法為特征的測量水份裝置。
公知的電阻法測量土壤水份的傳感器是將二根電極相距一定的間隔嵌于多孔質(zhì)塊中，然后將該塊埋入土內(nèi)，待其吸入水份與土壤水達(dá)到平衡后，用交流電阻表測定兩極的電阻值，通過采土稱量法或提藍(lán)式法，求出土壤的“電阻－含水量曲線”，求得相應(yīng)的土壤含水量。一般用于測量土壤水份的濕敏電阻元件，其測量范圍小，通常把濕敏電阻元件做成二種類型，一種用于測量高水份土壤，一種用于測量低水份土壤。
本發(fā)明的目的是研究一種測量范圍寬、靈敏度分布均勻、性能穩(wěn)定、成本低的傳感器。
本發(fā)明的要點(diǎn)是將二種不同性能的濕敏電阻元件，用一個固定電阻，把它聯(lián)接起來，構(gòu)成一個組合元件，以保持個別元件性能的優(yōu)點(diǎn)，從而擴(kuò)大了測量范圍，獲得較均勻的靈敏度，而且簡化了制造工藝和使用方法，還可通過調(diào)整固定電阻的阻值，減小組合元件之間在性能方面的差異。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)橫剖圖。
圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)縱剖面圖。
圖3為本發(fā)明的原理圖。
從圖1中，1為插入三根平行電極的含有石膏的海綿體，3為傳感器的保護(hù)層。1和3構(gòu)成傳感器的內(nèi)外二層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層海綿體為泡沫塑料，三根電極中，6較短，端部套以塑料管，7為公用電極，8為另一根電極。海綿體用石膏和蒸餾水混合液處理過，石膏和蒸餾水按其重量配比為11.23～15.5。3為傳感器的外層結(jié)構(gòu)，其下半部分包住海綿體，上半部分是插入1的三根平行電極所通過的部分，其中電極6、7是裸露的，電極8是有塑料包皮的。三根平行電極由硬質(zhì)塑料支架4所固定。3是在1風(fēng)干固化后，將1再浸在石膏和蒸餾水按其重量配比1.31的混合液內(nèi)放在模具內(nèi)制成。上述構(gòu)成的傳感器的右半部分構(gòu)成一個具有對高水份反應(yīng)靈敏的濕敏電阻元件R1，左半部份由電極6與公用電極7構(gòu)成一個具有對低水份反應(yīng)靈敏的濕敏電阻元件R2。5為固定電阻r(可通過試驗(yàn)確定r電阻值，以改善傳感器之間的差異)，其一端串聯(lián)在電極6上，另一端并聯(lián)在電極8上，形成一個測量端點(diǎn)A，公用電極7為另一個測量端點(diǎn)B。
圖3中，A、B兩端點(diǎn)測量的電阻值RX，根據(jù)歐姆定律RX＝ (R1(R2＋r))/(R1+R2+r) ＝ (R1R2)/(R1+R2+r) ＋ (R1r)/(R1+R2+r) …………(1)當(dāng)土壤水份高時(shí)，R1和R2電阻值接近，而且電阻值很小，取r＞＞R1，則公式(1)的右邊第一項(xiàng)很小，所以， (R1R2)/(R1+R2+r) ＜＜ (R1r)/(R1+R2+r)而且， (r)/(R1+R2+r) ≈1所以，這時(shí)RX的改變主要取決于R1相反，當(dāng)土壤水份低時(shí)，R1＞＞R2，而且R1＞＞r則公式(1)的右邊第一項(xiàng) (R1R2)/(R1+R2+r) ≈R2第二項(xiàng) (R1r)/(R1+R2+r) ≈r由于r是固定不變，因此在土壤水份低時(shí)，RX的改變主要取決于R2。
本發(fā)明實(shí)施例將三根膠皮導(dǎo)線6、7、8的一端剝?nèi)グ戾a，其中導(dǎo)線6端部套以塑料管，導(dǎo)線7、8端部裸露，插入海綿體。導(dǎo)線用硬質(zhì)塑料支架4固定。用石膏一份，蒸餾水3.3份攪拌配制成混合液。將已插入導(dǎo)線的海綿體，浸入混合液。經(jīng)過擠壓將海綿體內(nèi)空氣排出，使海綿體內(nèi)充滿混合液，然后取出風(fēng)干。固化后，再將其浸入蒸餾水中，與此同時(shí)，用石膏粉1.3份，蒸餾水1份混合，攪拌均勻后，立即倒入模具內(nèi)，隨即將已浸過蒸餾水的海綿體放入模具內(nèi)，加以定位，待固化后，將傳感器從模具內(nèi)取出。最后用一個30KΩ的電阻與導(dǎo)線6串聯(lián)又與導(dǎo)線8并聯(lián)即成。
權(quán)利要求
1.一種測量土壤水分的電阻式傳感器，其特征是將一個固定電阻與一個濕敏電阻元件串聯(lián)，然后將串聯(lián)的器件與另一個濕敏電阻元件并聯(lián)，構(gòu)成一個組合元件，其中與固定電阻并聯(lián)的濕敏電阻元件的兩根電極是固定在一個含有石膏的海綿體內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求
1所說的傳感器，其特征是具有內(nèi)外二層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層是插入三根平行電極的含有石膏的海綿體，其中一根電極6較短，端部套以塑料管，另外二根電極中電極7為公共電極；外層是由石膏和蒸餾水按其重量配比為1.31所制成的石膏保護(hù)層。
3.按照權(quán)利要求
1、2所說的傳感器，其特征是含有石膏的海綿體用石膏和蒸餾水的混合液處理過的海綿體。
4.按照權(quán)利要求
3所說的傳感器，其特征是石膏和蒸餾水的混合液按其重量配比為11.23～15.5。
5.按照權(quán)利要求
3所說的傳感器，其特征為海綿體為泡沫塑料。
6.按照權(quán)利要求
1所說的傳感器，其特征是與固定電阻相串聯(lián)的濕敏電阻元件是電極6與電極7固定在由石膏和蒸餾水按其重量配比為1.31所形成的石膏塊內(nèi)。
專利摘要
一種以電阻式為特征的測量土壤水分的傳感器。本實(shí)用新型將二種不同性能的濕敏電阻元件，通過一個固定電阻把它聯(lián)接起來，既能測量高水分的土壤，又能測量低水分的土壤。其靈敏度分布均勻，性能穩(wěn)定，成本低，適于批量生產(chǎn)。
文檔編號G01N27/02GK86202206SQ86202206
公開日1987年7月29日 申請日期1986年4月19日
發(fā)明者巫新民, 巫國棟 申請人:中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究室導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan