CN204374200U - 一种土壤水分测定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种土壤水分测定装置，包括探头、传感器和显示装置，其特征在于：所述探头包括集气管、集水管、陶土头和橡皮塞；所述集气管位于集水管上部，两者联通，集气管上部有注水口，橡皮塞插于注水口内，集水管下部连接有陶土头；所述传感器为固态压阻传感器，连接于集气管；所述显示装置通过单片机与固态压阻传感器连接。该测量装置不仅具有准确度高，测量速度快，显示直观，使用简单，价格低廉，操作方便的特点，而且可以定点定位连续测定土壤水分的运行，及时反映土壤水分的纵横变化。

Description

一种土壤水分测定装置

技术领域

本实用新型涉及水分测量装置，特别涉及一种土壤水分测定装置。

背景技术

土壤水分是植物吸收水分的主要来源(水培植物除外)。土壤水分的主要来源是降水和灌溉水，参与岩石圈—生物圈—大气圈—水圈的水分大循环。

水分是天然土壤的一个重要组成部分，它不仅影响到土壤的物理性质，制约着土壤中养分的溶解、转移和微生物的活动，而且是构成土壤肥力的一个重要因素，更是一切植物赖以生存的基木条件。因此测定土壤含水量，对实施精准农业，节水灌溉，提高农业生产效率有重要的意义。

目前测定土壤水分的方法归纳起来有两大类，一类是变动位置取样测定(烘干称重法等)，另一类是原位取样测定(如中子法、Y射线法、时域反射仪法、频域发射仪法、传感器法等)。

不同的方法各有优缺点，烘干称重法原理简单，精度高，但其操作烦琐，又不能在田间实时连续监测；中子法和Y射线法虽可在室外快速准确监测，但是存在放射性物质危害人体健康；时域反射仪法和频域发射仪法价格比较昂贵；而传感器法安全可靠、测定土壤水分快速直读，具有不必采上样，不破坏土壤结构，可连续监测并输出电信号，十分适合于监测田间土壤水分动态分布和变化情况，便于长期的观测和积累田间水势资料等，因此被广泛应用在田间监测土壤水分上。

中国专利《一种用于测定土壤水分的改进装置》(CN200620168653.1)是在已有的测量土壤水分的TRIME EZ/EZC、TRIME IT/ITC型土壤水分仪基础上，匹配一种连接TRIME EZ/EZC、TRIME IT/ITC型土壤水分仪探头的延长管套、一种经改进过的打孔器和不同长度的PVC管，所述打孔器包括打孔器探头、安装于打孔器探头一端的不锈钢管，不锈钢管上套装有定位塞，安装于打孔器另一端的打孔器探针上套装有滑动阀。该实用新型虽然能通过埋设PVC管可以长期定点测量不同深度的土壤含水量，但由于其检测和分析系统都是采用TRIME EZ/EZC、TRIME IT/ITC型土壤水分仪，因此，存在着造价高，不易操作等缺点。

中国专利《一种土壤水分速测装置》(CN201120133105.6)公开了一种土壤水分速测装置，包括数据控制中心模块以及与数据控制中心模块相连接的土壤水分传感器、通信模块和显示器，所述数据控制中心模块通过集成电路连接有GPS集成模块。该装置设置专门的JAVA接口以运用于计算机设施控制系统，可以进行设施农业的精准灌溉，但由于采用TDR土壤水分传感器，存在着造价高、不易操作、不能定点定位连续测定土壤水分的运行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种土壤水分测定装置，该测量装置不仅具有准确度高，测量速度快，显示直观，使用简单，价格低廉，操作方便的特点，而且可以定点定位连续测定土壤水分的运行，及时反映土壤水分的纵横变化。

本实用新型的设计思路是：根据土壤水吸力的大小与土壤水分含量的关系，即土壤含水量越小，吸力越大，上壤含水量越大，吸力越小的原理，设计出土壤水吸力探头，将水吸力探头的压力变化输入到压阻传感器，压阻传感器将压力变化转化成电信号输入单片机，经过单片机的转化，将最终结果显示在显示装置上。

本实用新型的技术方案是：一种土壤水分测定装置，包括探头、传感器和显示装置，其特征在于：所述探头包括集气管、集水管、陶土头和橡皮塞；所述集气管位于集水管上部，两者联通，集气管上部有注水口，橡皮塞插于注水口内，集水管下部连接有陶土头；所述传感器为固态压阻传感器，连接于集气管；所述显示装置通过单片机与固态压阻传感器连接。

进一步地，所述集气管与集水管的长度比为1:3。

进一步地，所述的探头外部有保护性套。

进一步地，所述的集水管为塑料管。

本实用新型的有益效果是：

(1)设计了包括集气管、集水管、陶土头和橡皮塞的探头，该探头具有结构简单，使用方便，灵敏度较高等优点，可以定点定位连续测定上壤水分的运行，及时反映土壤水分的纵横变化；

(2)将固态压阻传感器与集气管连接，具有准确度高，测量速度快，价格低廉，操作方便的特点；

综上所述，该测量装置不仅具有准确度高，测量速度快，显示直观，使用简单，价格低廉，操作方便的特点，而且可以定点定位连续测定土壤水分的运行，及时反映土壤水分的纵横变化。

附图说明

图1为本实用新型原理方框示意图；

图2为本实用新型结构图；

图3为本实用新型探头结构图；

图4为本实用新型固态压阻传感器电路图。

图中：1、探头；2、传感器；3、显示装置；4、集气管；5、集水管；6、陶土头；7、橡皮塞；8、注水口；9、固态压阻传感器；10、保护性外套。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型的保护范围。

实施例一：

如附图1、附图2和附图3所示：一种土壤水分测定装置，包括探头1、传感器2和显示装置3，其特征在于：所述探头1包括集气管4、集水管5、陶土头6、橡皮塞7和保护性外套10；所述集气管4位于集水管5上部，集气管4与集水管5的长度比为1:3，两者联通；集气管上部为注水口8，橡皮塞7插于注水口8内，集水管5下部连接有陶土头6，集水管5为塑料管；所述传感器2为固态压阻传感器9，连接于集气管4；所述显示装置3通过单片机与固态压阻传感器8连接。

本实用新型的工作过程为：探头1的集气管4上有注水口8，使用时打开橡皮塞7，注满水后再塞紧，当管中气体排出后，将陶土头6埋入土中。陶土头6是仪器的感应部件，具有许多微小的孔隙，陶土头被水浸润后，在孔隙中形成一层水膜，当充满水且密封的土壤水分传感器插入水分不饱和的上壤时，水膜就与土壤水连接起来，使仪器内部的水产生负压，此负压作用于固态压阻传感器9，压阻传感器将负压转换成电信号，从而可获得0—100kPa范围内任意点土壤吸力的电信号，并且二者有良好的线性关系；电信号经过单片机的转化，将最终结果显示在显示装置3上。

结果分析：采用烘干称重法制备含水量为9％、12％、15％、18％、21％、24％、27％、30％、33％的土样若干组，用本实用新型测定装置和烘干称重法测量土壤含水量，进行对比，结果如表1所示：

从测量结果可看出，用本实用新型测定装置与烘干称重法测量值的差值率均在5％以内，说明本实用新型测定装置准确度是比较高的。特别是利用本实用新型测定装置测量上壤含水量速度快(测量一次仅需几秒钟)，数值显示直观，使用简单，体积小、便于携带，可随时测量含水量的情况，很适合在田间、温室大棚、草坪等场合使用。

表1不同测量方式比较表

样品	1	2	3	4	5	6	7	8	9
										烘干称重法(％)	9.0	12.0	15.0	18.0	21.0	24	27.0	30.0	33
本实用新型装置(％)	9.3	11.7	14.6	18.2	21.0	23.8	27.3	30.6	33.9
										差值率(％)	3.3	-2.5	-2.7	1.0	0.0	-1.0	1.0	2.0	3.0

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (4)

1.一种土壤水分测定装置，包括探头(1)、传感器(2)和显示装置(3)，其特征在于：所述探头(1)包括集气管(4)、集水管(5)、陶土头(6)和橡皮塞(7)；所述集气管(4)位于集水管(5)上部，两者联通，集气管上部为注水口(8)，橡皮塞(7)插于注水口(8)内，集水管(5)下部连接有陶土头(6)；所述传感器(2)为固态压阻传感器(9)，连接于集气管(4)；所述显示装置(3)通过单片机与固态压阻传感器(9)连接。

2.如权利要求1所述的一种土壤水分测定装置，其特征在于：所述集气管(4)与集水管(5)的长度比为1:3。

3.如权利要求1所述的一种土壤水分测定装置，其特征在于：所述的探头(1)外部有保护性套(10)。

4.如权利要求1所述的一种土壤水分测定装置，其特征在于：所述的集水管(5)为塑料管。