CN102759609B - 一种可控湿度自动蒸渗测量系统 - Google Patents

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Abstract

一种可控湿度自动蒸渗测量系统，包括一密封透明装置，天平，天平位于密封透明装置下方，所述密封透明装置底部开有孔，所述天平的两托盘穿过孔位于密封透明装置内；所述密封透明装置内设有温湿度传感器，温湿度传感器通过数据采集器连接PC机。本发明一种可控湿度自动蒸渗测量系统，该系统可以按照试验需求调节和控制湿度并即时采集不同湿度下任一时刻的土样的水分运移情况，同时也可以通过添加滴灌喷头模拟降雨环境并得到任一时刻土样的渗透量，进而掌控土壤的水分运移情况。

Description

一种可控湿度自动蒸渗测量系统
技术领域
本发明一种可控湿度自动蒸渗测量系统。
背景技术
当前，在岩土工程、农田水利、水文水资源等需要密切关注水分运移情况的测量时，广泛应用的是一种蒸渗仪。该仪器设在田间或温室内并装满土壤，仪器中的土壤表面或者裸露或者种植各种作物，用来测量裸土蒸发量或作物的蒸发量、潜在蒸发量以及深层渗透量。蒸渗仪已经成为测定蒸腾蒸发的标准试验仪器，有称重式和非称重式两种，由它的应用大致可分为三个方面：1）、测定蒸腾蒸发量，或蒸腾量和蒸发量，研究农作物的耗水规律；2）、和其它仪器一起测定土壤水中各种化学成分的含量，研究化肥和农药等对土壤水和地下水的作用与影响；3）、测定土壤水向下的渗漏量，研究土壤水量平衡和地下水补给。但由于研究目的不同或受试验环境所限，蒸渗仪并未考虑不同湿度对土壤蒸发的影响，而大气相对湿度是影响蒸发的极其重要的因素，在不同湿度条件下，土壤水分蒸发强度有很大差异，资料表明：在大气中相对湿度较高，水汽接近饱和，土壤能长时间保持湿润。地面以上湿度梯度越大，土壤蒸发越强烈。与此同时，由于自然状态下湿度的变化较缓慢，土壤的蒸渗周期持续的时间较长，使得实验持续时间很长，浪费了大量的劳力和财力。
发明内容
为了克服蒸渗仪只适用于自然环境，湿度不可调节和控制的不足，本发明提供一种可控湿度自动蒸渗测量系统，该系统可以按照试验需求调节和控制湿度并即时采集不同湿度下任一时刻的土样的水分运移情况，同时也可以通过添加滴灌喷头模拟降雨环境并得到任一时刻土样的渗透量，进而掌控土壤的水分运移情况。
本发明的上述目的是通过这样的技术方案来实现的：一种可控湿度自动蒸渗测量系统，包括一密封透明装置，天平，天平位于密封透明装置下方，所述密封透明装置底部开有孔，所述天平的两托盘穿过孔位于密封透明装置内；所述密封透明装置内设有温湿度传感器，温湿度传感器通过数据采集器连接PC机。
所述天平采用梅特勒天平，梅特勒天平通过RS-232数据线连接PC机。
所述密封透明装置顶部设有滴灌喷头。
一种蒸渗测量系统的湿度调节方法，通过在托盘中添加溶液或干燥剂来调节密封透明装置中的湿度。
一种蒸渗测量系统的湿度调节方法，通过滴灌喷头定时定量浇灌来模拟密封透明装置中自然状态下的降雨环境。
本发明一种可控湿度自动蒸渗测量系统，结构简单，制作成本低，使用方便。
在湿度可调控方面，该系统可以将湿度控制在某一特定值并研究该特定湿度下土壤的水分运移情况，解决了土壤水分运移与环境湿度相关性的技术难题；也可以将数种饱和溶液或干燥剂组合使用以营造湿度变化梯度并按照相似模型换算模拟自然状态下土的蒸渗过程，从而可以大大的缩短试验时间，提高试验效率。
在数据采集方面，该系统不仅可以在不受环境干扰的同时自动采集任一时刻湿度，并且自动检测土样水分蒸发渗透随时间的微小变化，还能对测量数据进行实时在线快速分析处理，做到数据采集的自动化、准确化、高速化，大大了提高工作效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是发明装置结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种可控湿度自动蒸渗测量系统，包括一密封透明装置1，天平2，天平2位于密封透明装置1下方。密封透明装置1是一个顶部可开启的密闭玻璃装置，其长：130cm，宽50cm，高60cm。
所述密封透明装置1底部开有孔，为两个直径为17cm的圆孔，以便安放天平2，天平2的两托盘穿过孔位于密封透明装置1内，两托盘用于放置溶液和干燥剂。所述密封透明装置1顶部设有滴灌喷头。
所述密封透明装置1内设有温湿度传感器，温湿度传感器通过数据采集器3连接PC机4。
所述天平2为采用梅特勒天平，梅特勒天平通过RS-232数据线连接PC机4。
通过在两托盘中添加溶液或干燥剂来调节密封透明装置1中的湿度，湿度调节方式如下：
1）、当需要研究某一特定湿度下土壤的水分运移情况时，将湿度控制在某一固定值。
在托盘中放置饱和NaCl溶液，使密封透明装置1中湿度控制在75±1%（15.5～60℃）；
在托盘中放置KNO3饱和溶液，使密封透明装置1中湿度控制在92.5%（25℃）；
在托盘中放置K2CO3饱和溶液，使密封透明装置1中湿度控制在43%。
在托盘中放置水，使密封透明装置1中湿度控制在90%—100%。
在托盘中加入干燥剂，使密封透明装置1中湿度控制在0—10%。
（2）当需要研究某一湿度变化过程中土壤水分运移情况时，通过将数种饱和溶液或干燥剂组合使用来营造试验中需要的变化梯度。
例如：开始添加饱和NaCl溶液，当湿度持续稳定在75%一段时间后，改为饱和K2CO3溶液，湿度逐渐下降稳定在43%。
此外，还可通过添加滴灌喷头浇灌来模拟自然状态下的降雨环境。当需要研究某降雨强度下土体的水分运移情况时，土体样本置于天平2的托盘上。可根据实际情况按照相似模型比换算结果将一定量的水通过滴灌喷头适时地均匀地喷洒在土体上，然后通过观察天平2的及时读数结合环境参数模型了解该土体此时的水分运移情况。如：当需要模拟降雨强度为1mm/d下土体水分运移情况时，首先根据土体面积和雨量的乘积换算得到所需水量，然后再将该量所需的水在规定的时间内喷洒在土体之上。
在PC机4上利用LabVIEW编制虚拟仪器控制界面，并通过USB接口控制数据采集器3，再连接LB221AT电压型探头式的温湿度传感器。在测试过程中，密封透明装置1中的温湿度的变化使LB221AT电压型探头式的温湿度传感器内电路中电压产生了变化，LabVIEW编译系统将变化值及时读取，并根据仪器标定情况将电压值转换成温湿度标准读数，PC机4根据试验需求发出指令读取该标准读数并记录在规定格式的文档内。
所述天平2为采用梅特勒天平，梅特勒天平通过RS-232数据线连接PC机4。在试验过程中，PC机4根据试验需求发出指令控制梅特勒天平读取并记录所称物体即时重量。从而自动进行数据采集，最后经PC机4数据处理分析得到土壤水分运移情况。

Claims (1)

1.一种可控湿度自动蒸渗测量系统，包括一密封透明装置（1），天平（2），其特征在于，天平（2）位于密封透明装置（1）下方，所述密封透明装置（1）底部开有孔，所述天平（2）的两托盘穿过孔位于密封透明装置（1）内；所述密封透明装置（1）内设有温湿度传感器，温湿度传感器通过数据采集器（3）连接PC机（4）；所述天平（2）为采用梅特勒天平，梅特勒天平通过RS-232数据线连接PC机（4）；所述密封透明装置（1）顶部设有滴灌喷头，通过在托盘中添加溶液或干燥剂来调节密封透明装置（1）中的湿度；通过滴灌喷头定时定量浇灌，来模拟密封透明装置（1）中自然状态下的降雨环境。
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