CN2715151Y

CN2715151Y - 土壤盐分传感器

Info

Publication number: CN2715151Y
Application number: CN 200420078419
Authority: CN
Inventors: 尤文瑞; 萧振华; 孟繁华; 孙传璐
Original assignee: Institute of Soil Science of CAS
Current assignee: Institute of Soil Science of CAS
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2014-08-06

Abstract

本实用新型提供了一种土壤盐分传感器，其由盐分传感元件，温度传感元件，传感器本体，传感器本体后盖以及传感器插头所组成。传感器本体的前端为盐分传感元件，在传感器本体内紧靠盐分传感元件的后面为一温度传感元件，盐分传感元件和温度传感元件分别引出两根传感元件引线，在传感器本体内与传感器外接导线相连接，传感器外接导线穿过传感本体后盖引出传感器本体之外，传感器外接导线与传感器插头相连接，所述盐分传感元件是在微孔陶瓷片的两面分别嵌入白金丝网而构成。

Description

土壤盐分传感器

技术领域

本实用新型属于测量技术领域，涉及一种传感器，特别是涉及一种土壤盐分传感器。

背景技术

自然界土壤和水中都或多或少含有可溶性盐分，含盐量过多会引起土壤盐渍化和生态环境恶化，需要进行调控治理和改良，因此经常需要测定土壤中盐分的含量和变化。常规的取样化学分析方法工作量大且难以反映土壤中盐分的实际情况；同位素法、电阻法、四电极法等方法容易受诸多因素限制难以广泛应用；而用盐分传感器就可以快速方便定位测定土壤中的盐分含量和变化，实现土壤盐分动态和土壤生态环境的自动监测。

土壤盐分传感器是根据电导原理加以设计的。土壤中的可溶性盐分都具有一定的导电性能，含盐量愈高其导电性能愈强，测定土壤溶液的导电性能，就可以知道土壤的含盐量多少。微孔陶瓷是一种水稳性物质，在水溶液中陶瓷孔隙为水所充满，当陶瓷孔径足够小时，负压值达到几个“巴”，陶瓷孔隙中保持的水分不被吸出，将这种多孔陶瓷片埋入土壤时，土壤溶液中的盐分离子与陶瓷孔隙中溶液的盐分离子通过扩散达平衡，陶瓷孔隙中溶液的浓度即可代表土壤孔隙中溶液的浓度。由多孔陶瓷片和白金丝网组成的电导池即可测定土壤溶液的盐分含量，该电导池即为土壤盐分传感器的盐分传感元件。同时，盐溶液的电导值随温度而变化，温度每变化一度溶液电导值大约变化2％，利用这种关系，可以将电导值校正到25℃时的电导值。温度传感元件就是用于测定温度并据此将盐分传感元件测得的任意温度下的土壤溶液电导值校正成25℃时的电导值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土壤盐分传感器，该传感器就是利用盐分的电导原理，将土壤中的盐分含量转换成电汛号的转换装置，从而对土壤含盐量进行定位测定，为实现土壤盐分调控改良和观测研究，提供了先进的观测仪器。

本实用新型的上述目的是这样实现的：一种土壤盐分传感器，传感器本体为一管状体，传感器本体前端为盐分传感元件，传感器本体后端为传感器本体后盖，在盐分传感元件和本体后盖之间为温度传感元件，盐分传感元件的两根引线和温度传感元件的两根引线分别与传感器外接导线相连，通过传感器本体后盖引出传感器外接导线，传感器外接导线与传感器插头相连接，其关键是所述盐分传感元件是在微孔陶瓷片的两面分别嵌入白金丝网而构成。

本实用新型所述的土壤盐分传感器，其中，所述的微孔陶瓷片为厚度在0.5mm～1.5mm的圆片，微孔半径为0.03～0.05微米，显气孔率为25％～35％，所述的白金丝网的铂丝直径为0.01mm～0.02mm，网目为每英寸50孔～70孔。

通常情况下，该盐分传感元件可将符合上述性能要求的陶瓷原料轧膜冲压成厚度为1mm左右的圆片，两面再压入铂金网，经高温烧制而成。微孔陶瓷性能稳定，有较高的耐温耐磨耐化学腐蚀性，对土壤溶液中的各类盐分离子没有吸附和负吸附。

本实用新型所述的土壤盐分传感器，其中，所述的温度传感元件为热敏电阻。

热敏电阻可以测定土壤的温度变化，要求其对温度变化灵敏，性能稳定可靠，不同的热敏电阻个体具有相同的温度变化曲线。

本实用新型所述的土壤盐分传感器，其中，所述的传感器外接导线为屏蔽四芯导线，所述的传感器插头为四柱芯插头。

下面，结合具体实施例及其附图对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1为土壤盐分传感器的外观构造示意图；

图2为土壤盐分传感器的剖面构造示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，其分别为土壤盐分传感器的外观构造示意图、以及土壤盐分传感器的剖面构造示意图。该土壤盐分传感器由盐分传感元件1，温度传感元件2，传感器本体3，传感器外接导线4，传感器插头5，传感器本体后盖6，以及传感元件引线7所组成。在本实施例中，传感器本体3为管状有机玻璃腔体，当然根据不同的需要，传感器本体3也可以由尼龙制成，传感器本体3的前端连接盐分传感元件1，在本实施例中盐分传感元件是在微孔陶瓷片的两面分别嵌入白金丝网而构成，即盐分传感元件为微孔陶瓷片及其两边的铂金丝网所组成的电导池。传感器本体3的内部，在盐分传感元件1的后面，设置有温度传感元件2，本实施例中温度传感元件2为热敏电阻，在传感器本体3内，从盐分传感元件1和温度传感元件2分别引出两根传感元件引线7，与相应的传感器外接导线4相连接，传感器外接导线4穿过传感器本体后盖6引出传感器本体3之外，传感器外接导线4为四芯屏蔽导线，传感器外接导线4与传感器插头5相接，传感器插头5为四芯柱插头。本实施例中用环氧树脂将盐分传感元件1，温度传感元件2和传感器后盖6与传感器本体3封装成一整体。

从图1和图2可以看出，当土壤盐分传感器与土壤或水接触后，盐分传感元件1的陶瓷片表面与土壤或水接触，土壤溶液或水溶液中的盐分离子与盐分传感元件1的微孔陶瓷中的盐分离子进行交换并逐渐达到平衡。由传感器插头5与外接电导仪(图中未示出)相连，由电导仪即可测出土壤溶液电导率，从而测出土壤盐分含量和变化。

土壤盐分传感器各部分元件按附图封装和连接之后，需要对土壤盐分传感器的性能进行校准。其校准方法是：根据使用地区土壤的主要盐分组成，配制不同浓度的溶液作为校准液，其浓度分别为：0.01，0.02，0.04，0.06，0.08，0.10，0.15和0.20mol/L，先用标准电导电极测定其各个浓度的电导率，然后将土壤盐分传感器分别放入不同浓度的校准液中，待其平衡后用电导仪测定其电导值，更换校准液浓度，用同样方法测定其电导值，同一校准液重复测试3～5次。根据测试结果，用标准电极测得的校准液的电导率和传感器测得的电导值，进行回归计算求出回归方程式：y＝a+bx。式中：y为传感器电导值，x为校准液电率率，a为截距，b为斜率。其中a和b是土壤盐分传感器在以后的使用中重要的两个参数。土壤盐分传感器测得校准液电导值和标准电极测得的校准液电导率两者呈现良好的相关关系，相关系数在0.95以上，多次重复测定的平均偏差小于10％，说明土壤盐分传感器具有良好的准确性、灵敏性和稳定性。

土壤盐分传感器在溶液中达到基本平衡的时间约1～1.5小时，完全平衡约2～3小时，在土壤中达到基本平衡约需6～8小时，完全平衡约15～18小时。土壤盐分传感器使用的土壤含水量下限在砂壤土中约7～8％，在轻壤土中约10％，在粘重土壤中约为12％左右。

Claims

1、一种土壤盐分传感器，传感器本体为一管状体，传感器本体前端为盐分传感元件，传感器本体后端为传感器本体后盖，在盐分传感元件和本体后盖之间为温度传感元件，盐分传感元件的两根引线和温度传感元件的两根引线分别与传感器外接导线相连，通过传感器本体后盖引出传感器外接导线，传感器外接导线与传感器插头相连接，其特征在于：所述盐分传感元件是在微孔陶瓷片的两面分别嵌入白金丝网而构成。

2、如权利要求1所述的土壤盐分传感器，其特征在于：所述的微孔陶瓷片为厚度在0.5mm～1.5mm的圆片，微孔半径为0.03～0.05微米，显气孔率为25％～35％，所述的白金丝网的铂丝直径为0.01mm～0.02mm，网目为每英寸50孔～70孔。

3、如权利要求1或2所述的土壤盐分传感器，其特征在于：所述的温度传感元件为热敏电阻。

4、如权利要求1或2所述的土壤盐分传感器，其特征在于：所述的传感器外接导线为屏蔽四芯导线，所述的传感器插头为四柱芯插头。

5、如权利要求3所述的土壤盐分传感器，其特征在于：所述的传感器外接导线为屏蔽四芯导线，所述的传感器插头为四柱芯插头。