CN116027013A - 一种自动测量土壤饱和导水率的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及导水率测量技术领域，尤其涉及一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，包括铁架、沿竖向活动安装在铁架内侧的且自上至下依次分布的第二面板、第一面板与第三面板，所述第二面板的上表面安装有蓄水瓶，所述第一面板的上表面活动插装有多个水头室，所述第三面板的上表面对应每个水头室的下方放置有接样盒；所述水头室内侧设置有装填土壤的环刀机构；还提出了一种自动测量土壤饱和导水率的方法，本发明可以方便的批量测量并且处理数据，通过设计处理软件便直接获得曲线和数据结果，且装置一体化密闭性好，温度控制合理能提高测量效率和测量精度，工序简单只需要放置样品然后开始放水进行实验即可。
Description
技术领域
本发明涉及导水率测量技术领域，尤其涉及一种自动测量土壤饱和导水率的装置和方法。
背景技术
现有公开号为CN112179829A的一种改进的土壤饱和导水率检测方法专利，公开日为2021-01-05，其中，公开的装置在整体的操作上较为不便，每次测量不需要更换部件也，这就增加了测试得误差；装置设置上也存在漏水的问题。
基于此，我们提出了一种测量土壤饱和导水率自动测定装置和方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，包括铁架、沿竖向活动安装在铁架内侧的且自上至下依次分布的第二面板、第一面板与第三面板，所述第二面板的上表面安装有蓄水瓶，所述第一面板的上表面活动插装有多个水头室，所述第三面板的上表面对应每个水头室的下方放置有接样盒；
所述水头室内侧设置有装填土壤的环刀机构；
所述第三面板的上表面对应每个接样盒的下方设置有称重部；
所述蓄水瓶内设置有测温模块；
所述蓄水瓶中的水通入每个水头室内，水头室中的水再通入至接样盒内。
优选的，所述蓄水瓶的上端活动设置有盖子，所述盖子的上表面贯穿设置有通气玻璃管。
优选的，所述第一面板的上表面固定嵌装有漏斗，所述水头室的下端插装至漏斗的内侧，所述水头室与漏斗的内壁间通过螺纹面相连接。
优选的，所述环刀机构包括固定安装在水头室内侧靠近下端处的环刀，所述漏斗的内侧固定安装有透水网，所述水头室的下方与透水网之间设置为储水室。
优选的，所述漏斗的下端通过下水管连接至接样盒的内侧，所述接样盒的上端活动安装有防蒸散盖，所述下水管滑动贯穿防蒸散盖。
优选的，还包括数据自动收集系统，所述数据自动收集系统用来接收测温模块的温度数据、称重部测得的重量。
优选的，所述测温模块包括固定设置在蓄水瓶内侧的水温感应器，所述水温感应器与数据自动收集系统电性连接。
优选的，所述称重部包括固定安装在第三面板上表面的垫板、固定设置在垫板上表面的重力传感器，所述接样盒放置在垫板的上表面，所述重力传感器通过数据线与数据自动收集系统电性连接。
优选的，所述蓄水瓶的周围外表面固定连接有若干根导水管，所述导水管穿过第二面板的外表面且下端固定连接有橡胶管，所述橡胶管固定穿过水头室的上表面，所述第二面板、第一面板与第三面板的边缘处分别固定连接有套块，所述套块滑动套设在铁架的外表面，所述套块的一侧插装有相螺纹配合的开关旋钮。
还提出了一种自动测量土壤饱和导水率的方法，包括以下步骤：
S1、将采集样品放置到第一面板上，打开开关开始测量。
S2、通过每次导出土壤水分的重量随时间的变化，找到稳定导水的时刻通过公式进行计算：
式中：K—饱和导水率(cm/s)；
M1—实验开始时接水容器与其接到水的重量(g)；
M2—实验结束时接水容器与其接到水的重量(g)；
L—样品长度(cm)；
ρT—T℃温度下水的密度(g/cm3)；
S—样品环刀横截面积(cm2)；
t—流出水量为100-150g时所用时间(s)；
△H—水头差(cm)；
S3、用称重部的数据来表示任意设定时间间隔水分通过的质量，相减得到这段时间里水流通过的质量，体积读数改进为质量除以实验用水温度下的密度计算，并且根据测温模块得到的温度来判断不同温度下的土壤饱和导水率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以方便的批量测量并且处理数据，通过设计处理软件便直接获得曲线和数据结果。且装置一体化密闭性好，温度控制合理能提高测量效率和测量精度，工序简单只需要放置样品然后开始放水进行实验即可。
附图说明
图1为本发明一种测量土壤饱和导水率自动测定装置的结构示意图；
图2为本发明一种测量土壤饱和导水率自动测定装置的水头室的剖视图；
图3为本发明一种测量土壤饱和导水率自动测定装置的图1中A处放大图；
图4为本发明一种测量土壤饱和导水率自动测定装置的图1中B处放大图。
1、蓄水瓶；2、通气玻璃管；3、水温感应器；4、开关旋钮；5、水头室；6、第一面板；7、接样盒；8、垫板；9、第二面板；10、导水管；11、橡胶管；12、铁架；13、重力传感器；14、数据自动收集系统；15、环刀；16、螺纹面；17、漏斗；18、透水网；19、储水室；20、防蒸散盖；21、数据线；22、第三面板；23、下水管；24、套块。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
如图1-图4所示的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，包括铁架12、沿竖向活动安装在铁架12内侧的且自上至下依次分布的第二面板9、第一面板6与第三面板22，第二面板9的上表面安装有蓄水瓶1，第一面板6的上表面活动插装有多个水头室5，第三面板22的上表面对应每个水头室5的下方放置有接样盒7；
水头室5内侧设置有装填土壤的环刀机构；
第三面板22的上表面对应每个接样盒7的下方设置有称重部；
蓄水瓶1内设置有测温模块；
蓄水瓶1中的水通入每个水头室5内，水头室5中的水再通入至接样盒7内。
还包括数据自动收集系统14，数据自动收集系统14用来接收测温模块的温度数据、称重部测得的重量。
本发明可以方便的批量测量并且处理数据，通过设计处理软件便直接获得曲线和数据结果。且装置一体化密闭性好，温度控制合理能提高测量效率和测量精度，工序简单只需要放置样品然后开始放水进行实验即可。
蓄水瓶1的上端活动设置有盖子，盖子的上表面贯穿设置有通气玻璃管2，以平衡蓄水瓶1内的气压，保障流畅放水的进行。
第一面板6的上表面固定嵌装有漏斗17，起到聚水的作用，利于水集中下排，水头室5的下端插装至漏斗17的内侧，水头室5与漏斗17的内壁间通过螺纹面16相连接，方便组装。
环刀机构包括固定安装在水头室5内侧靠近下端处的环刀15，漏斗17的内侧固定安装有透水网18，水头室5的下方与透水网18之间设置为储水室19，透水网18可以防止土壤直接下落，环刀15用来放置样品土壤。
漏斗17的下端通过下水管23连接至接样盒7的内侧，接样盒7的上端活动安装有防蒸散盖20，下水管23滑动贯穿防蒸散盖20，防蒸散盖20防止水份蒸发而影响测量精度。
测温模块包括固定设置在蓄水瓶1内侧的水温感应器3，水温感应器3与数据自动收集系统14电性连接，水温感应器3用来检测水温，电性连接后可以将数据统一传递至数据自动收集系统14中。
称重部包括固定安装在第三面板22上表面的垫板8、固定设置在垫板8上表面的重力传感器13，接样盒7放置在垫板8的上表面，重力传感器13通过数据线21与数据自动收集系统14电性连接，重力传感器13的电信号可以传递至数据自动收集系统14中进行转换获得重力数据。
蓄水瓶1的周围外表面固定连接有若干根导水管10，导水管10穿过第二面板9的外表面且下端固定连接有橡胶管11，橡胶管11固定穿过水头室5的上表面，橡胶管11与导水管10的连接处呈现弯折状态，以保障水可以导入每个水头室5的内侧。
第二面板9、第一面板6与第三面板22的边缘处分别固定连接有套块24，套块24滑动套设在铁架12的外表面，套块24的一侧插装有相螺纹配合的开关旋钮4，开关旋钮4可以选用螺栓，并且在螺栓的头部焊接金属片来便于转动，在旋松开关旋钮4后，可以上下移动来调节第二面板9、第一面板6与第三面板22的所处高度位置，旋紧开关旋钮4后即可定位，使用灵活便利。
还提出了一种自动测量土壤饱和导水率的方法，使用过程如下：S1、将采集样品放置到第一面板6上，打开开关开始测量。
S2、设置了水温感应器3以及重力传感器13与数据自动收集系统14的相连接直接获取数据。
通过每次导出土壤水分的重量随时间的变化，找到稳定导水的时刻通过公式进行计算：
式中：K—饱和导水率(cm/s)；
M1—实验开始时接水容器与其接到水的重量(g)；
M2—实验结束时接水容器与其接到水的重量(g)；
L—样品长度(cm)；
ρT—T℃温度下水的密度(g/cm3)；
S—样品环刀横截面积(cm2)；
t—流出水量为100-150g时所用时间(s)；
△H—水头差(cm)；
S3、用重力传感器13的数据来表示任意设定时间间隔水分通过的质量，相减得到这段时间里水流通过的质量，体积读数改进为质量除以实验用水温度下的密度计算，并且根据水温感应器3得到的温度来判断不同温度下的土壤饱和导水率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：包括铁架(12)、沿竖向活动安装在铁架(12)内侧的且自上至下依次分布的第二面板(9)、第一面板(6)与第三面板(22)，所述第二面板(9)的上表面安装有蓄水瓶(1)，所述第一面板(6)的上表面活动插装有多个水头室(5)，所述第三面板(22)的上表面对应每个水头室(5)的下方放置有接样盒(7)；
所述水头室(5)内侧设置有装填土壤的环刀机构；
所述第三面板(22)的上表面对应每个接样盒(7)的下方设置有称重部；
所述蓄水瓶(1)内设置有测温模块；
所述蓄水瓶(1)中的水通入每个水头室(5)内，水头室(5)中的水再通入至接样盒(7)内。
2.根据权利要求1所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述蓄水瓶(1)的上端活动设置有盖子，所述盖子的上表面贯穿设置有通气玻璃管(2)。
3.根据权利要求1所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述第一面板(6)的上表面固定嵌装有漏斗(17)，所述水头室(5)的下端插装至漏斗(17)的内侧，所述水头室(5)与漏斗(17)的内壁间通过螺纹面(16)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述环刀机构包括固定安装在水头室(5)内侧靠近下端处的环刀(15)，所述漏斗(17)的内侧固定安装有透水网(18)，所述水头室(5)的下方与透水网(18)之间设置为储水室(19)。
5.根据权利要求4所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述漏斗(17)的下端通过下水管(23)连接至接样盒(7)的内侧，所述接样盒(7)的上端活动安装有防蒸散盖(20)，所述下水管(23)滑动贯穿防蒸散盖(20)。
6.根据权利要求1所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：还包括数据自动收集系统(14)，所述数据自动收集系统(14)用来接收测温模块的温度数据、称重部测得的重量。
7.根据权利要求6所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述测温模块包括固定设置在蓄水瓶(1)内侧的水温感应器(3)，所述水温感应器(3)与数据自动收集系统(14)电性连接。
8.根据权利要求6所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述称重部包括固定安装在第三面板(22)上表面的垫板(8)、固定设置在垫板(8)上表面的重力传感器(13)，所述接样盒(7)放置在垫板(8)的上表面，所述重力传感器(13)通过数据线(21)与数据自动收集系统(14)电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种测量土壤饱和导水率自动测定装置，其特征在于：所述蓄水瓶(1)的周围外表面固定连接有若干根导水管(10)，所述导水管(10)穿过第二面板(9)的外表面且下端固定连接有橡胶管(11)，所述橡胶管(11)固定穿过水头室(5)的上表面，所述第二面板(9)、第一面板(6)与第三面板(22)的边缘处分别固定连接有套块(24)，所述套块(24)滑动套设在铁架(12)的外表面，所述套块(24)的一侧插装有相螺纹配合的开关旋钮(4)。
10.一种自动测量土壤饱和导水率的方法，采用如权利要求1-9任意一条所述的装置进行，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将采集样品放置到第一面板(6)上，打开开关开始测量。
S2、通过每次导出土壤水分的重量随时间的变化，找到稳定导水的时刻通过公式进行计算：
式中：K—饱和导水率(cm/s)；
M1—实验开始时接水容器与其接到水的重量(g)；
M2—实验结束时接水容器与其接到水的重量(g)；
L—样品长度(cm)；
ρT—T℃温度下水的密度(g/cm3)；
S—样品环刀横截面积(cm2)；
t—流出水量为100-150g时所用时间(s)；
△H—水头差(cm)；
S3、用称重部的数据来表示任意设定时间间隔水分通过的质量，相减得到这段时间里水流通过的质量，体积读数改进为质量除以实验用水温度下的密度计算，并且根据测温模块得到的温度来判断不同温度下的土壤饱和导水率。
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| CN202310010510.6A CN116027013A (zh) | 2023-01-04 | 2023-01-04 | 一种自动测量土壤饱和导水率的装置和方法 |
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