CN203929554U - 一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于水土保持科研仪器设备领域，公开了一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，包括：操作台，操作台上设有支架和用于放置待测土体的称重设备，称重设备通过数据线连接有数据采集设备，支架上连接有光照辐射发生设备，所述光照辐射发生设备位于称重设备的正上方，所述光照辐射发生设备为红外灯。本实用新型通过利用红外灯模拟太阳光照辐射进行蒸发测量，光照辐射量可精确控制、稳定可靠，测量在室内进行，排除了其他因素的影响，称重设备通过数据线连接有数据采集设备，可实时连续测量土壤重量，测量数据准确、连续、稳定；无需人工参与，排除了人为因素对测量结果造成的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及水土保持科研仪器设备领域，特别涉及一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置。
背景技术
土壤蒸发是指太阳辐射下，土壤中水分受热汽化并由表层土壤进入大气的过程，它是水文循环的一个重要环节。影响土壤蒸发的因素较多，除太阳辐射外，风速、土壤含水量、地下水埋深、土壤结构、土壤色泽、土壤表面特征及地形等均能显著影响土壤蒸发速率。土壤蒸发是地表能量与水分平衡的重要组成部分，它可用于评价生态风险、判断土壤墒情、预测农田干旱、推测作物产量等，是土壤学、水土保持学、农学、气象学、水文学等相关学科的重点研究对象。
对土壤蒸发进行准确测量是研究土壤蒸发规律的前提，而土壤蒸发装置是测定土壤蒸发的重要仪器。目前，土壤蒸发装置主要用于测量自然条件(太阳辐射)下的土壤蒸发，其基本过程如下。首先，使用盛土容器采集一定体积的原状土壤，封底后将其置于太阳直射的开阔地带；其后，使用称重仪器每隔固定时段对盛土容器手动称重，两次称重的差值即为该时段、该面积土壤的蒸发量。这种土壤蒸发测量装置与方法存有以下缺点：
(1)太阳辐射具有明显的日变化过程，早、中、晚差异很大，因此测量过程中大气蒸发力不稳定，其对土壤蒸发的显著影响会掩盖其他因素，使土壤蒸发过程更为复杂；
(2)与所采集土壤的重量相比(数千克)，土壤蒸发的重量极其有限，大多仅在数克或数十克之间，因此对数千克土壤中的数克水分变化进行精确分辨和准确称重难度较大；
(3)土壤蒸发的手动称重大多使用高精度的精密天平进行，但这类天平需要严格的操作环境，包括水平放置、温湿度限制、无风等，而在野外条件下这类条件很难满足；
(4)土壤蒸发的手动称重需要人工频繁多次称重，而野外人工长期值守称重多有不便，数据缺失现象普遍；
(5)土壤蒸发手动称重通常间隔时间较长，其结果仅为较长时段的土壤总蒸发量，因此无法获得土壤蒸发的过程数据；
(6)测量过程中人工手动频繁称重不可避免的会产生人为干扰、带入试验误差，影响测量数据的准确度和可靠性。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
本实用新型要解决的技术问题是：为解决现有的土壤蒸发测定技术在野外的自然太阳辐射下进行，太阳光照辐射强度不稳定；同时需要定时进行手动称量，导致测量数据缺失或不准确的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，包括：操作台，操作台上设有支架和用于放置待测土体的称重设备，称重设备通过数据线连接有数据采集设备，支架上连接有光照辐射发生设备，所述光照辐射发生设备与称重设备对应设置。
其中，所述光照辐射发生设备所产生的光照辐射强度可调节。
其中，所述光照辐射发生设备为红外灯。
其中，所述支架包括横杆和竖杆，所述竖杆与工作台连接，所述横杆连接在竖杆上，红外灯连接在横杆上，所述红外灯与横杆之间设有高度调节螺栓。
其中，所述支架包括横杆和竖杆，所述竖杆与工作台连接，所述横杆连接在竖杆上，红外灯连接在横杆上，横杆的高度可调。
其中，所述称重设备上设有用于盛放待测土体的土体盛放设备。
(三)有益效果
上述技术方案具有如下优点：本实用新型一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，通过将待测土体放置在称重设备上，然后利用红外灯模拟太阳光照辐射进行蒸发测量，测量过程光照辐射强度稳定，同时光照辐射强度可根据需要调节，测量在室内进行，排除了其他因素的影响，称重设备通过数据线连接有数据采集设备，可实时连续测量土壤重量，通过不同时段土体重量之差得到该时段内的蒸发量，测量数据准确、连续、稳定；无需人工参与，排除了人为因素对测量结果造成的影响。
附图说明
图1是本实用新型一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置的结构示意图。
其中，1、操作台；11、支架；2、称重设备；3、土体盛放设备；4、红外灯；5、数据采集设备；51、数据线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例一：
如图1所示，本实用新型一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，包括：操作台1，操作台1上设有支架11和称重设备2，称重设备2通过数据线51连接有数据采集设备5支架11包括竖杆和横杆，横杆上连接有红外灯4，红外灯4位于称重设备2的正上方，待测土体直接放置在称重设备2上，或者通过土体盛放设备3放置在称重设备2上。为了满足蒸发模拟的不同光照辐射强度的需求，在红外灯4与横杆之间设置了高度调节螺栓，通过高度调节螺栓可以将红外灯4调整至不同的高度，使待测土体能够获得不同的光照辐射强度，满足不同的测量需求。
土体盛放设备采用不锈钢材料制成，避免被土壤腐蚀，影响测量数据，土体盛放设备为顶部敞开的圆筒形结构。
本实用新型一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置的工作过程如下：
首先将待测土体放置在土体盛放设备3内，将装有待测土体的土体盛放设备3放在称重设备2上，安装合适功率和合适数量的红外灯，并通过高度调节螺栓将红外灯4调整至合适的高度，将称重设备2通过数据线51于数据采集设备5连接，打开红外灯4和数据采集设备5，开始测量。数据采集设备5自动读取不同时段对应的土体重量，然后通过对不同时间点的土体重量做差，即可得到该时段内土壤的蒸发量。
称重设备2采用全封闭高精度力传感器，其测定误差为万分之二，对土壤蒸发的测量精度可达0.2mm，该传感器通过数据线51与数据采集设备5相连。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，区别在于：红外灯4直接与横杆连接，横杆的高度可调节，通过调节横杆的高度来模拟不同的光照辐射强度，以满足不同的实验需求。
实施例三：
本实施例与实施例一基本相同，区别在于：红外灯4直接连接在横杆上，通过更换不同功率的红外灯4或者改变红外灯4的数量来模拟不同的光照辐射强度，模拟出的光照辐射强度可调节，可以满足不同的实验需求；调节后的光照辐射强度恒定不变，使带测定土体能够获得稳定的光照辐射，避免了在室外测定时自然光照强度不稳定对实验数据造成的影响。
由以上实施例可以看出，本实用新型通过称重设备2、红外灯4和数据采集设备5，实现了在室内模拟光照辐射进行土壤蒸发量的测量，测量中的环境因素只有光照辐射强度，影响测量结果的因素少，测量结果较准确；通过调节红外灯4的高度、更换不同功率的红外灯4以及改变红外灯4数量的方式，可以模拟不同的光照辐射强度，能够满足不同光照辐射强度的测量要求，而且模拟处的光照辐射强度恒定不变，保证了测定结果的准确性；称重设备2采用全封闭高精度力传感器，测量误差小；全程通过数据采集设备5进行数据采集，操作人员不会与土体接触，测量数据连续、完整、无人为因素影响。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，包括：操作台，操作台上设有支架和用于放置待测土体的称重设备，称重设备通过数据线连接有数据采集设备，支架上连接有光照辐射发生设备，所述光照发生设备与称重设备对应设置。
2.如权利要求1所述的室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，所述光照辐射发生设备所产生的光照辐射强度可调节。
3.如权利要求2所述的室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，所述光照辐射发生设备为红外灯。
4.如权利要求1所述的室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，所述支架包括横杆和竖杆，所述竖杆与工作台连接，所述横杆连接在竖杆上，红外灯连接在横杆上，所述红外灯与横杆之间设有高度调节螺栓。
5.如权利要求1所述的室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，所述支架包括横杆和竖杆，所述竖杆与工作台连接，所述横杆连接在竖杆上，红外灯连接在横杆上，横杆的高度可调。
6.如权利要求1所述的室内土壤蒸发模拟与自动测量装置，其特征在于，所述称重设备上设有用于盛放待测土体的土体盛放设备。
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