CN110412076B - 一种新型渗透式在线土壤pH值传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，涉及到土壤类科学研究领域，包括土壤溶液过滤器，土壤溶液过滤器的上表面中部固定连接有变送器，土壤溶液过滤器的上表面两侧均开设有土壤溶液收集口，土壤溶液过滤器的内顶壁两侧均固定连接有不锈钢过滤网，土壤溶液过滤器的内底壁固定连接有粗颗粒石英砂层，粗颗粒石英砂层的上表面固定连接有隔板，隔板的上表面固定连接有细颗粒石英砂层，土壤溶液过滤器的下表面中部固定安装有溶液收集筒。本发明实现了真正意义上的土壤直埋测量，可长期在线观测土壤酸碱度信息，相比传统的实验室取土、提取土壤溶液后测量的方式，其测量效率大大提高，同时测量精度无明显下降。

Description

一种新型渗透式在线土壤pH值传感器
技术领域
本发明涉及土壤类科学研究领域，特别涉及一种新型渗透式在线土壤pH值传感器。
背景技术
现有技术一般采用实验室提土壤溶液的方法，或使用工业复合pH电极直接埋入土壤的临时测量方法，实验室测量土壤提取液虽然精度较高，但测试周期长、效率低，无法实现在线实时监测与参数控制，而采用工业pH电极直接埋入土壤测量，只能测量土壤水饱和时的酸碱度，且由于土壤中杂质较多，及干旱时的缺水问题，会导致测量误差非常大，且电极极易损坏，寿命很短，没有实际应用价值；
另外，传统直埋测试用的电极，由于信号很弱，与土壤直接接触时非常容易受到其他电信号的干扰，从而导致有效信号被淹没，无法测量出实际数据，致使行业内缺乏在线测量土壤pH的有效技术手段。
因此，发明一种新型渗透式在线土壤pH值传感器来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，以解决上述背景技术中提出的现有的土壤测量方法虽然精度较高，但测试周期长、效率低，无法实现在线实时监测与参数控制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，包括土壤溶液过滤器，所述土壤溶液过滤器的上表面中部固定连接有变送器，所述土壤溶液过滤器的上表面两侧均开设有土壤溶液收集口，所述土壤溶液过滤器的内顶壁两侧均固定连接有不锈钢过滤网，所述土壤溶液过滤器的内底壁固定连接有粗颗粒石英砂层，所述粗颗粒石英砂层的上表面固定连接有隔板，所述隔板的上表面固定连接有细颗粒石英砂层；
所述土壤溶液过滤器的下表面中部固定安装有溶液收集筒，所述溶液收集筒的内部插接有pH电极，所述溶液收集筒的内腔底部设置有超量水缓冲腔，所述超量水缓冲腔的内部固定连接有泥土隔离板。
可选的，所述土壤溶液过滤器的下表面中部与溶液收集筒的顶部螺纹连接；
所述pH电极为小型pH复合电极。
可选的，所述pH电极具备独立的2.5mm耳机插头，还具备防水密封圈以及缓冲液保护器。
可选的，该传感器采用高性能变送电路，具备反向、过压、过流保护，板载集成PT1000测温补偿组件，支持数字RS485信号输出及0-2V模拟电压输出两种方式。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明实现了真正意义上的土壤直埋测量，可长期在线观测土壤酸碱度信息，相比传统的实验室取土、提取土壤溶液后测量的方式，其测量效率大大提高，同时测量精度无明显下降，相比行业中大部分将工业pH电极直接埋入土壤中的测量方式，不仅可以测量水饱和的土，也可以测量相对湿润的土，同时不会因为土壤缺水导致电极损坏，也不会因为掩埋时因误操作而导致的电极损坏。
2、本发明使用了可更换电极的结构，使得传感器的后期维护成本显著降低，实用性大大增强，具备传统测量方案难以企及的优越性，在测量中，由于实现了溶液提取、过滤与收集、测量的物理隔离，从而可有效避免土壤中的其他电信号对pH电极微弱信号的干扰，提高了传感器抗干扰能力，另外，采用了低功耗的测量电路，具备数字RS485数字输出及0-2V电压输出，适用于野外长期无人值守数据监测及数据记录。
附图说明
图1为本发明结构主视示意图。
图中：1、土壤溶液过滤器；2、变送器；3、土壤溶液收集口；4、不锈钢过滤网；5、细颗粒石英砂层；6、粗颗粒石英砂层；7、溶液收集筒；8、pH电极；9、超量水缓冲腔；10、泥土隔离板；11、隔板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，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，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。
本发明提供了如图1所示的一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，包括土壤溶液过滤器1，土壤溶液过滤器1的上表面中部固定连接有变送器2，土壤溶液过滤器1的上表面两侧均开设有土壤溶液收集口3，土壤溶液过滤器1 的内顶壁两侧均固定连接有不锈钢过滤网4，土壤溶液过滤器1的内底壁固定连接有粗颗粒石英砂层6，粗颗粒石英砂层6的上表面固定连接有隔板11，隔板11的上表面固定连接有细颗粒石英砂层5，本发明实现了真正意义上的土壤直埋测量，可长期在线观测土壤酸碱度信息，相比传统的实验室取土、提取土壤溶液后测量的方式，其测量效率大大提高，同时测量精度无明显下降，相比行业中大部分将工业pH电极直接埋入土壤中的测量方式，不仅可以测量水饱和的土，也可以测量相对湿润的土，同时不会因为土壤缺水导致电极损坏，也不会因为掩埋时因误操作而导致的电极损坏；
土壤溶液过滤器1的下表面中部固定安装有溶液收集筒7，土壤溶液过滤器1的下表面中部与溶液收集筒7的顶部螺纹连接，溶液收集筒7的内部插接有pH电极8，pH电极8为小型pH复合电极，pH电极8具备独立的2.5mm 耳机插头，还具备防水密封圈以及缓冲液保护器，溶液收集筒7的内腔底部设置有超量水缓冲腔9，超量水缓冲腔9的内部固定连接有泥土隔离板10，该传感器采用高性能变送电路，具备反向、过压、过流保护，板载集成PT1000 测温补偿组件，支持数字RS485信号输出及0-2V模拟电压输出两种方式，本发明使用了可更换电极的结构，使得传感器的后期维护成本显著降低，实用性大大增强，具备传统测量方案难以企及的优越性，在测量中，由于实现了溶液提取、过滤与收集、测量的物理隔离，从而可有效避免土壤中的其他电信号对pH电极微弱信号的干扰，提高了传感器抗干扰能力，另外，采用了低功耗的测量电路，具备数字RS485数字输出及0-2V电压输出，适用于野外长期无人值守数据监测及数据记录。
本实用工作原理：由于行业内缺乏在线测量土壤pH的有效技术手段，所以本传感器采用了全新的结构设计，使pH可以长期埋入土壤中并实现在线测量，借助于创新性的独特结构，本传感器可以过滤并吸取土壤中的水溶液，在内部测量腔体中模拟实验室内pH电极测量的效果，所以，虽然传感器被埋入土壤中，但传感器的过滤及防护措施可将土壤与pH电极有效隔离，从而避免电极受到土壤杂质污染，延长电极寿命，同时，其内部的储水结构，可防护土壤长期干燥缺水对电极造成的伤害，大大降低电极异常损坏的几率。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (4)

1.一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，包括土壤溶液过滤器(1)，其特征在于：所述土壤溶液过滤器(1)的上表面中部固定连接有变送器(2)，所述土壤溶液过滤器(1)的上表面两侧均开设有土壤溶液收集口(3)，所述土壤溶液过滤器(1)的内顶壁两侧均固定连接有不锈钢过滤网(4)，所述土壤溶液过滤器(1)的内底壁固定连接有粗颗粒石英砂层(6)，所述粗颗粒石英砂层(6)的上表面固定连接有隔板(11)，所述隔板(11)的上表面固定连接有细颗粒石英砂层(5)；
所述土壤溶液过滤器(1)的下表面中部固定安装有溶液收集筒(7)，所述溶液收集筒(7)的内部插接有pH电极(8)，所述溶液收集筒(7)的内腔底部设置有超量水缓冲腔(9)，所述超量水缓冲腔(9)的内部固定连接有泥土隔离板(10)。
2.根据权利要求1所述的一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，其特征在于：
所述土壤溶液过滤器(1)的下表面中部与溶液收集筒(7)的顶部螺纹连接；
所述pH电极(8)为小型pH复合电极。
3.根据权利要求1所述的一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，其特征在于：
所述pH电极(8)具备独立的2.5mm耳机插头，还具备防水密封圈以及缓冲液保护器。
4.根据权利要求1所述的一种新型渗透式在线土壤pH值传感器，其特征在于：
该传感器采用高性能变送电路，具备反向、过压、过流保护，板载集成PT1000测温补偿组件，支持数字RS485信号输出及0-2V模拟电压输出两种方式。
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