CN108593526A - 水分入渗试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种土壤水分入渗实验装置，属于农业灌溉技术领域，其主要用于模拟自然环境下水分在土壤中入渗的状况。上述装置主要包括筒体、样品添加装置和加压装置，筒体竖直设置，筒体内填充有土壤；样品添加装置设置在筒体上方，用于给筒体中添加样品(例如水肥溶液)；加压装置设置在筒体下方，用于给土壤施加一定的压力。采用上述土壤水分入渗实验装置可以直观地模拟自然环境下水分入渗的情况，并以此来研究不同条件对水分入渗的影响；这使得科研人员在实验室内即可进行科学实验，无需到农田中，从而改善了工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及灌溉技术领域，具体而言，涉及一种土壤水分入渗试验装置。
背景技术
入渗是水渗入土壤的物理现象。以单位时间入渗水深(即入渗强度或入渗率)，或以历时入渗累积曲线表示。农业灌溉技术中，研究土壤水分入渗的影响因素对现代农业的发展具有重要的指导意义。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种水分入渗试验装置，其能够用于研究水分在土壤中的入渗情况。
本发明是这样实现的：
一种土壤水分入渗试验装置，包括：
筒体，所述筒体为方形筒，所述筒体内设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板与所述筒体可拆卸连接；所述第二挡板与所述筒体滑动连接；所述第一挡板和所述第二挡板上均设置有通孔，所述第一挡板、所述第二挡板及所述筒体围合形成容置空间；
所述筒体的筒壁上还设置有支管，所述支管与所述筒体的内部连通，并倾斜设置；
加压装置，所述加压装置包括驱动机构和丝杆，所述驱动机构与所述丝杆传动连接，所述丝杆与所述第二挡板垂直设置并螺纹连接；
样品采集装置，包括容器，所述容器置于所述支管下方，用于接取样品；
样品添加装置，包括箱体，所述箱体位于所述筒体的上方；所述箱体的下部设置有下水管，所述下水管能够给所述筒体加水。
进一步，
所述筒体的筒壁上设置有多个支管，多个支管沿所述筒壁的高度方向布置；
所述样品采集装置包括支架和多个容器，所述容器与所述支架连接；并分别设置在所述支管管口的下方。
进一步，
还包括控制器，所述容器通过称重仪与所述支架连接，所述控制器与所述称重仪连接。
进一步，
所述样品添加装置还包括自动加水机构，所述自动加水机构包括第一漏水板、第二漏水板和开启机构，所述第一漏水板与所述下水管的内壁固定连接，所述第二漏水板与所述下水管的内壁滑动配合；
所述第一漏水板设置在所述第二漏水板的上方，所述第一漏水板和所述第二漏水板上均设置有漏水孔，并且，所述第一漏水板和所述第二漏水板上的漏水孔错开设置，使得，所述第一漏水板和所述第二漏水板贴合时，所述漏水孔被封堵；
所述第一漏水板与所述第二漏水板之间设置有拉伸弹簧，所述开启机构包括卷扬机、拉绳和定滑轮，所述卷扬机与所述箱体固定连接，所述定滑轮与所述下水管连接；
所述拉绳的一端与所述第二漏水板连接，另一端绕过定滑轮与所述卷扬机连接；所述卷扬机与所述控制器电连接；
所述卷扬机与所述控制器电连接；
所述筒体的上部设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接。
进一步，
所述第一漏水板的底部设置有凹槽，所述拉伸弹簧的一端与所述凹槽的底部连接，另一端与所述第二漏水板连接。
进一步，
所述第一漏水板上设置有密封圈，所述密封圈设置在所述第一漏水板上的漏水孔上。
进一步，
所述第一漏水板与所述第二漏水板之间设置有多个拉伸弹簧，所述拉伸弹簧围绕所述第一漏水板的中心均匀分布。
进一步，
所述驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机与所述丝杆连接。
进一步，
还包括底座，所述底座与所述筒体连接。
进一步，
所述筒体为透明状，并设置有刻度。
本发明的有益效果是：
本发明通过上述设计得到的土壤水分入渗实验装置，在使用时，先通过加压装置对筒体内的土壤施加一定的压力，用于模拟自然环境中的土壤环境；然后利用样品添加装置向筒体内添加样品，例如清水或水肥溶液；并利用样品采集装置采集从筒体上端渗入到一定深度的样品，通过对样品的称重及化验来研究一定深度下水分的入渗速率以及深度对入渗的影响。
采用上述土壤水分入渗实验装置可以直观地模拟自然环境下水分入渗的情况，并以此来研究不同条件对水分入渗的影响；这使得科研人员在实验室内即可进行科学实验，无需到农田中，从而改善了工作环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的土壤水分入渗实验装置的整体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的筒体及第一挡板在图1中的俯视图；
图3是本发明实施例提供的筒体及第二挡板在图1中的仰视图；
图4是本发明实施例提供的样品添加装置的下水管的结构示意图。
图标：100-土壤水分入渗试验装置；110-筒体；111-第一挡板；112-第二挡板；113-支管；114-样品存储空间；120-加压装置；121-驱动机构；122-丝杆；130-样品采集装置；132-容器；134-支架；140-样品添加装置；142-箱体；144-下水管；150-控制器；160-自动加水机构；161-第一漏水板；162-第二漏水板；163-拉伸弹簧；164-定滑轮；165-卷扬机；170-机架。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例：
请参考图1，本实施例提供了一种土壤水分入渗实验装置，其主要用于模拟自然环境下水分在土壤中入渗的状况。上述装置主要包括筒体110、样品添加装置140和加压装置120，筒体110竖直设置，筒体110内填充有土壤；样品添加装置140设置在筒体110上方，用于给筒体110中添加样品(例如水肥溶液)；加压装置120设置在筒体110下方，用于给土壤施加一定的压力。
具体地，请继续参考图1，配合参考图2和图3，筒体110是由透明材料制成的方形筒状结构；筒体110内部设置有第一挡板111和第二挡板112，第一挡板111设置在第二挡板112的上方，两者平行间隔设置和筒体110共同围合形成容置空间。其中第一挡板111与筒体110可拆卸连接，并且第一挡板111与筒体110的上端保持一定的距离，从而流出样品储存空间；第二挡板112与筒体110滑动配合。并且，第一挡板111和第二挡板112均包括通孔，使得样品能够从样品储存空间内流入到土壤中并最终流到筒体110外。本实施例中，筒体110的筒壁上设置有连接通孔，第一挡板111的上设置有螺钉孔，螺钉穿过连接通孔并与螺钉孔连接，从而将第一挡板111固定。第二挡板112能够上下移动，从而能够对土壤施加一定的压力。
为了实时获取从上端渗入到土壤中的样品，在筒壁上设置有多个支管113，支管113倾斜向下设置，并与筒体110内部连通；多个支管113均匀间隔设置在筒体110高度方向的不同位置，以便于获取不同深度土壤中的样品。
为了实时监测不同深度下，单位时间内土壤水分入渗的量，在筒体110的一侧还设置了样品采集装置130和控制器150。样品采集装置130包括支架134和多个容器132，容器132通过电子称重仪与控制器150电连接，以便于将数据实时传递给控制器150。容器132对应设置在支管113的下方，从支管113中流下的样品能够直接落入到容器132内。
为了便于调节第一挡板111与第二挡板112之间的土壤压力，在第二挡板112下方设置有加压装置120，加压装置120包括驱动机构121和丝杆122，所述驱动机构121与所述丝杆122传动连接，所述丝杆122与所述第二挡板112垂直设置并螺纹连接。
为了便于对土壤压力进行微调并保持压力的稳定性，本实施例中驱动机构121采用了伺服电机和涡轮蜗杆减速机；由于涡轮蜗杆减速机的减速比较大，伺服电机控制精度高，从而便于将第一挡板111微量移动；并且，由于蜗轮蜗杆减速机具有反向自锁性能，从而使得在压力能够稳定保持数值，进而能够使得实验数据更加准确。
请继续参考图1和图4，样品添加装置140包括箱体142、下水管144和自动加水机构160，所述箱体142与机架170连接并位于所述筒体110的上方。下水管144设置在箱体142下方，用于给筒体110加水。自动加水机构160设置在下水管144内，以便于自动控制下水管144的通断。
自动加水机构160包括第一漏水板161、第二漏水板162和开启机构，第一漏水板161与下水管144的内壁固定连接，第二漏水板162与下水管144的内壁滑动配合。第一漏水板161设置在第二漏水板162的上方，第一漏水板161和第二漏水板162上均设置有漏水孔。并且，第一漏水板161和第二漏水板162上的漏水孔错开设置，漏水孔上设置有密封圈，使得第一漏水板161和第二漏水板162贴合时，漏水孔被封堵；从而使得箱体142中的水不能通过第一漏水板161和第二漏水板162流下。
第一漏水板161与第二漏水板162之间设置有多个拉伸弹簧163。开启机构包括卷扬机、拉绳和定滑轮，卷扬机与箱体固定连接，定滑轮与下水管连接。
拉绳的一端与第二漏水板连接，另一端绕过定滑轮与卷扬机连接；卷扬机与控制器电连接；筒体的上部设置有液位传感器，液位传感器与控制器电连接。
为了使得第一漏水板161和第二漏水板162贴合时，两者的密封效果更好；第一漏水板161的底部设置有凹槽，拉伸弹簧163的一端与凹槽的底部连接，另一端与第二漏水板162连接。因此，当拉伸弹簧163在不受到拉力时，其能够完全被凹槽收纳；第一漏水板161与第二漏水板162能够良好的密封。
使用时，液位传感器实时监测样品存储空间114内的液位，当液位低于预设液位时，卷扬机通过拉绳将第二漏水板162拉下，使得样品通过第一漏水板和第二漏水管流下。当样品存储空间114内的样品到达预设液位时，控制器控制卷扬机放开拉绳，并最终使得第一漏水板161和第二楼水板完全贴合，停止添加样品。由于水分入渗的速度较慢，人工监控水位人工补充水分会浪费大量的时间，采用上述自动加水机构160之后，大大减少了人力成本。
本实施例提供的土壤水分入渗试验装置100的工作原理及有益效果如下：
在有些情况下，科研人员需要研究一定水位一定土壤压力下，不同深度土壤水分入渗的速率。此时通过加压装置120对土壤压力进行微调，调节完毕后，利用自动加水机构160加入样品，使得土壤上方样品存储空间114保持在预设水位。上述装置不仅能够使得科研人员获取比较准确的实验数据，还能够减少人力成本。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种土壤水分入渗试验装置，其特征在于，包括：
筒体，所述筒体为方形筒，所述筒体内设置有第一挡板和第二挡板，所述第一挡板与所述筒体可拆卸连接；所述第二挡板与所述筒体滑动连接；所述第一挡板和所述第二挡板上均设置有通孔，所述第一挡板、所述第二挡板及所述筒体围合形成容置空间；
所述筒体内设置有压力传感器；
所述筒体的筒壁上还设置有支管，所述支管与所述筒体的内部连通，并倾斜设置；
加压装置，所述加压装置包括驱动机构和丝杆，所述驱动机构与所述丝杆传动连接，所述丝杆与所述第二挡板垂直设置并螺纹连接；
样品采集装置，包括容器，所述容器置于所述支管下方，用于接取样品；
样品添加装置，包括箱体，所述箱体位于所述筒体的上方；所述箱体的下部设置有下水管，所述下水管能够给所述筒体加水。
2.根据权利要求1所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述筒体的筒壁上设置有多个支管，多个支管沿所述筒壁的高度方向布置；
所述样品采集装置包括支架和多个容器，所述容器与所述支架连接；并分别设置在所述支管管口的下方。
3.根据权利要求2所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
还包括控制器，所述容器通过称重仪与所述支架连接，所述控制器与所述称重仪以及所述压力传感器电连接。
4.根据权利要求3所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述样品添加装置还包括自动加水机构，所述自动加水机构包括第一漏水板、第二漏水板和开启机构，所述第一漏水板与所述下水管的内壁固定连接，所述第二漏水板与所述下水管的内壁滑动配合；
所述第一漏水板设置在所述第二漏水板的上方，所述第一漏水板和所述第二漏水板上均设置有漏水孔，并且，所述第一漏水板和所述第二漏水板上的漏水孔错开设置，所述第一漏水板和所述第二漏水板贴合时，所述漏水孔被封堵；
所述第一漏水板与所述第二漏水板之间设置有拉伸弹簧；
所述开启机构包括卷扬机、拉绳和定滑轮，所述卷扬机与所述箱体固定连接，所述定滑轮与所述下水管连接；
所述拉绳的一端与所述第二漏水板连接，另一端绕过定滑轮与所述卷扬机连接；所述卷扬机与所述控制器电连接；
所述筒体的上部设置有液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接。
5.根据权利要求4所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述第一漏水板的底部设置有凹槽，所述拉伸弹簧的一端与所述凹槽的底部连接，另一端与所述第二漏水板连接。
6.根据权利要求4所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述第一漏水板上设置有密封圈，所述密封圈设置在所述第一漏水板上的漏水孔上。
7.根据权利要求4所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述第一漏水板与所述第二漏水板之间设置有多个拉伸弹簧，所述拉伸弹簧围绕所述第一漏水板的中心均匀分布。
8.根据权利要求1所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述驱动机构包括伺服电机，所述伺服电机与所述丝杆连接。
9.根据权利要求1所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
还包括底座，所述底座与所述筒体连接。
10.根据权利要求1所述的土壤水分入渗试验装置，其特征在于：
所述筒体为透明状，并设置有刻度尺。
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