CN201503378U

CN201503378U - 一种自动反哺式蒸渗仪

Info

Publication number: CN201503378U
Application number: CN2009201711503U
Authority: CN
Inventors: 赵成义; 陶辉; 李新
Original assignee: Beijing Ucsensor Co ltd; Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Current assignee: Beijing Ucsensor Co ltd; Xinjiang Institute of Ecology and Geography of CAS
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-08-20

Abstract

本实用新型涉及一种自动反哺式蒸渗仪，包括称重传感器、容器、数字化土壤水势传感器、碳化硅烧结管、数据采集控制器、蠕动泵和储水罐，容器下方安装称重传感器，容器内外不同深度的土壤中依次对应布置数字化土壤水势传感器，容器内底部设有碳化硅烧结管，碳化硅烧结管通过蠕动泵与储水罐相连通，储水罐底部安装称重传感器，所述称重传感器与数据采集控制器相连，数字化土壤水势传感器采用SDI-12总线连接到数据采集控制器。本实用新型有益效果为：结构设计科学、合理，保证容器内、外土壤水势一致，提高了测量精度，同时避免了向容器内注水的不便，具有较强的免维护性；采用总线式数据传输，进一步降低测量误差，提高测量精度。

Description

一种自动反哺式蒸渗仪

技术领域

本发明涉及一种用于精确测量田间作物蒸发蒸腾量的电子称重式蒸渗仪，特别是关于具备容器土壤水分补给功能的一种的自动反哺式蒸渗仪。

背景技术

作物蒸发蒸腾量是作物生长所需水分的主要消耗部分，开展作物蒸发蒸腾量的定量化研究对于制定区域水利规划、合理确定灌溉方案、提高水资源利用率、发展节水高效农业意义重大。

蒸渗仪是测定作物蒸发蒸腾量的标准仪器，它将装有土壤和植被的容器埋在自然土壤中，并对其土壤水分进行调控，从而模拟实际的蒸发蒸腾过程，再通过容器的称量来得到作物蒸发蒸腾量。目前我国自主研制了多种类型的蒸渗仪，例如吊挂式称重蒸渗仪(专利号02240064.8)、全自动地下水恒位补偿蒸渗仪(专利号200610104683.0)等，这些蒸渗仪在作物的蒸发蒸腾测量方面均获得了较为广泛的应用，但也存在一个共同的不足——蒸渗仪容器底部完全封闭，而且没有其它补水装置，它将阻碍由水势梯度引起的容器内土壤水分的上下迁移运动。而自成一体的实际大田土壤是开放的，允许水分的上下迁移交换，因而目前的多数蒸渗仪所模拟的土壤环境与外部真实的大田土壤环境存在一定差异。若要精确研究作物的蒸发蒸腾量，考虑容器内土壤水分的上下迁移运动从而使蒸渗仪所模拟的土壤环境更接近实际大田土壤环境是十分必要的。例如我国北方干旱地区，蒸发量大，降雨量少，针对这种现状，研制一种可在容器内测量蒸发，通过自动反哺的功能，更能准确的反应大田的蒸发量的仪器迫在眉睫。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自动反哺式蒸渗仪，克服了现有产品的测量精度差的缺陷，是一种可以进行容器内土壤水分上下迁移运动、适合北方地区作物蒸发蒸腾量高精度测量的蒸渗仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种自动反哺式蒸渗仪，包括称重传感器、三角平台、碳化硅烧结管、数字化土壤水势传感器、数据采集控制器、容器、储水罐、总线接线盒和蠕动泵，所述三角平台座落在基座上，三角平台上对称设置称重传感器，称重传感器上放置容器；所述容器内、外不同深度的土壤中依次相对布置数字化土壤水势传感器，数字化土壤水势传感器通过总线接线盒和SDI-12总线连接到数据采集控制器，数据采集控制器连接电源；所述容器内底部设有碳化硅烧结管，碳化硅烧结管通过蠕动泵连通储水罐，所述储水罐底部设有称重传感器。

所述三角平台由三个处于水平状态的支撑梁焊接而成，三角平台通过三个螺钉作为支脚座落在地下室内的钢筋混凝土的基座上，所述容器底部的称重传感器分别通过螺钉固定在安装三角平台的水平支撑梁上。

所述容器底部的称重传感器通过信号调理放大器连接到数据采集控制器，储水罐底部的称重传感器通过信号调理放大器连接到数据采集控制器，数据采集控制器连接电源，所述信号调理放大器连接传感器激励电源。

所述容器的上端外表面两侧焊接吊耳，容器靠近底部和顶部的外表面分别焊接法兰，容器底部设有钢制底板，钢制底板通过螺栓连接在法兰上。

所述蠕动泵与数据采集控制器相连，蠕动泵和储水罐之间有一个三通阀。

所述容器的顶部周围布置防雨围挡。

本实用新型所述的自动反哺式蒸渗仪的有益效果为：本发明通过比较容器内、外数字化土壤水势传感器PF-METER测得的水势值来控制蠕动泵向容器补水或者向外抽水，实现内外土壤水势的一致，以此模拟容器内土壤水分的上下迁移，与已有的蒸渗仪相比，更接近大田自然真实的土壤环境，用于研究作物的蒸发蒸腾量比已有蒸渗仪更加精确科学；数字化土壤水势传感器PF-METER的使用不但可以测得土壤水势，还可以测得土壤温度，同时避免了传统水势传感器需要经常注水的不便，具有较强的免维护性；高度可调的三角平台以及数字化土壤水势传感器PF-METER的总线式数据传输技术的使用，保证了本蒸渗仪称重系统的测试精度。

名词解释：pF-Meter：数字化土壤水势和温度传感器，采用特殊设计的陶瓷平衡系统，基于摩尔热容原理，直接测量热容的变化，通过内部微控制器MCU进行转换得出精度的水势值，用户不需要标定，SDI-12数字接口，免维护。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述的自动反哺式蒸渗仪的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述的自动反哺式蒸渗仪的容器底部基座的俯视图；

图3是本实用新型实施例所述的自动反哺式蒸渗仪的电路原理图。

图中：

1、螺钉；2、三角平台；3、基座；4、称重传感器；5、信号调理放大器；6、底板；7、螺栓；8、法兰；9、碳化硅烧结管；10、吊耳；11、数字化土壤水分势感器；12、防雨围挡；13、数据采集控制器；14、容器；15、储水罐；16、总线接线盒；17、SDI-12总线；18、尼龙管；19、蠕动泵；20、基台；21、电源；22、三通阀；23、地下室；24、传感器激励电源。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型实施例所述的自动反哺式蒸渗仪，包括称重传感器4、三角平台2、碳化硅烧结管9、数字化土壤水势传感器11、数据采集控制器13、容器14、储水罐15、总线接线盒16和蠕动泵19，所述三角平台2由三个处于水平状态的支撑梁焊接而成，三角平台2通过三个螺钉1作为支脚坐落在地下室23内的钢筋混凝土的基座3上，三角平台2的三个水平支撑梁上分别安装三个称重传感器4，三个称重传感器4上放置容器14，可通过调节三个螺钉1调整三个称重传感器4的水平度，从而保证测量容器14重量的称重传感器4的精度；所述三个称重传感器4通过信号调理放大器5连接到数据采集控制器13，所述信号调理放大器5由传感器激励电源24供电，通过数据采集控制器13可反映出容器14的重量，所述数据采集控制器13连接电源21，电源21向数据采集控制器13供电。

所述容器14的上端外表面两侧焊接吊耳10，容器14靠近底部和顶部的外表面分别焊接法兰8，容器14底部设有钢制底板6，钢制底板6通过螺栓7连接在法兰8上，通过钢制底板6有利于容器14获取原状土柱以及在容器14内安装测试仪器；所述容器14内、外不同深度的土壤中依次相对布置数字化土壤水势传感器11，容器14内、外的数字化土壤水势传感器11分别通过数据线连接于总线接线盒16，总线接线盒16通过SDI-12总线17与数据采集控制器13相连，避免多条数字化土壤水势传感器11的数据线分别与数据采集控制器13连接引起的称重误差；数据采集控制器13定时采集容器14内、外数字化土壤水势传感器11的信号获得不同时间的土壤水势以及温度。

所述容器14内底部的土壤中埋藏碳化硅烧结管9，碳化硅烧结管9通过尼龙管18与储水罐15连通，尼龙管18上设有蠕动泵19，蠕动泵19的控制系统与数据采集控制器13相连，蠕动泵19和储水罐15之间有一个三通阀22，在储水罐15充满时，可通过三通阀22释放水分，所述储水罐15底部安装100KG称重传感器4，100KG称重传感器4位于基台20上，所述100KG称重传感器4通过信号调理放大器5连接在数据采集控制器13上，并由传感器激励电源24供电；所述容器14的顶部周围布置防雨围挡12，通过防雨围挡12可防止雨水进入地下室23。

在使用时，数据采集控制器13根据采集得到的容器14内、外最底部的一对数字化土壤水势传感器11测得的水势值的大小控制蠕动泵19的转向，若容器14内水势值大于容器14外，说明容器14内土壤缺水，则启动蠕动泵19从储水罐15向容器14内补水，若容器14内水势值小于容器14外，说明容器14内土壤水分过量，则改变蠕动泵19转向，从容器14内抽水到储水罐15，两者水势值一致时，数据采集控制器13指示蠕动泵19停止工作，蠕动泵19的抽水或者补水量可通过100KG称重传感器4测试获得。

本发明使用时，其包括以下步骤：

1、容器14获取原状土柱，然后使用钢板与法兰8固连，从而可以将容器14倒置过来，底部朝上，接着埋入数字化土壤水势传感器15和碳化硅烧结管9，最后使用底板6通过螺栓7与法兰8连接，通过吊耳10将容器14平稳放置在3个称重传感器4上。

2、调节三个螺钉1调整三个称重传感器4的水平度，保证三个称重传感器4在同一高度上。

3、数据采集控制器13每隔五分钟采集容器14内外数字化土壤水势传感器11的信号来获得土壤水势值，并根据容器14内、外最底部的一对数字化土壤水势传感器11测得的水势值的大小控制蠕动泵19的转向，若容器14内水势值大于容器14外，则启动蠕动泵19向容器14内补水，若容器14内水势值小于容器14外，则改变蠕动泵19转向，从容器14内抽水到储水罐15，两者一致时，数据采集控制器13指示蠕动泵19停止工作。

4、数据采集控制器13每隔30分钟采集容器14底部和储水罐15底部的称重传感器4的信号，分别获得容器14的变化量和蠕动泵19的抽水或补水量，通过水平衡方程计算得到蒸发蒸腾量。

本实用新型仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims

1.一种自动反哺式蒸渗仪，包括称重传感器、三角平台、碳化硅烧结管、数字化土壤水势传感器、数据采集控制器、容器、储水罐、总线接线盒和蠕动泵，所述三角平台设置在基座上，三角平台上通过称重传感器设置容器，其特征在于：称重传感器对称设置在三角平台上，所述容器内、外不同深度的土壤中依次相对布置数字化土壤水势传感器，数字化土壤水势传感器连接总线接线盒，总线接线盒通过SDI-12总线连接到数据采集控制器；所述容器内底部设有碳化硅烧结管，碳化硅烧结管通过蠕动泵连通储水罐，所述储水罐底部设有称重传感器。

2.根据权利要求1所述的自动反哺式蒸渗仪，其特征在于：三角平台由三个处于水平状态的支撑梁焊接而成，所述称重传感器分别通过螺钉固定在安装三角平台的水平支撑梁上。

3.根据权利要求1所述的自动反哺式蒸渗仪，其特征在于：所述容器底部和储水罐底部的称重传感器分别通过信号调理放大器连接到数据采集控制器，所述信号调理放大器连接传感器激励电源。

4.根据权利要求1所述的自动反哺式蒸渗仪，其特征在于：所述容器的上端外表面两侧焊接吊耳，容器靠近底部和顶部的外表面分别焊接法兰，容器底部设有钢制底板，钢制底板通过螺栓连接在法兰上；所述容器的顶部周围布置防雨围挡。

5.根据权利要求1所述的自动反哺式蒸渗仪，其特征在于：所述蠕动泵与数据采集控制器相连，蠕动泵和储水罐之间设有三通阀。