DE202014007415U1 - Vorrichtung zur mobilen in situ pH-Wert-Messung in Böden - Google Patents
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Abstract
Eine handgeführte bzw. fahrzeuggestützte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine pH-Wert-Messelektrode (z. B. Glaselektroden (mit gelartiger oder flüssiger Elektrolyt-Füllung oder Polymer-Elektrolyt sowie), Emailelektroden, Ionophorelektroden, Antimonelektroden, Bismutelektroden, andere Metalloxidelektroden, Ionensensitive Feldelektroden (ISFET) oder auch Chinhydronelektroden als kombinierte pH-Wert-Messelektrode oder auch Einstabmesskette genannt-kombiniert werden die pH-Elektrode und die Referenzelektrode- oder Gel-Kombinationselektrode bzw. Bezugselektoden mit Polymer-Elektrolyt) in situ in den Boden eingeführt und durch die Zugabe eines flüssigen Medium eine Messlösung hergestellt wird, damit der pH-Wert direkt im Boden gemessen werden kann
Description
- Der pH-Wert ist ein wichtiger Bodenkennwert, sowohl für die Zustandsbeschreibung des Bodens selbst, als auch für die Nutzung des Bodens als Anbaufläche für Pflanzen. In der Produktion von pflanzlichen Rohstoffen in der Land- und Forstwirtschaft sowie im Gartenbau gilt es den Boden-pH-Wert boden- und kulturartspezifisch im entsprechenden Optimumsbereich zu halten. Ein optimaler pH-Wert für die entsprechende Bodenart und die angebaute Kultur ist eine von vielen wichtigen Voraussetzungen für eine effiziente Produktion von pflanzlicher Biomasse.
- Übliche Methode zur pH-Wert-Messung ist die Entnahme von Bodenproben auf der zu untersuchenden Fläche. Diese Bodenproben werden entsprechend nach den jeweiligen Untersuchungsmethoden als Messlösung aufbereitet und anschließend wird im Labor oder auf dem Feld in aller Regel durch Eintauchen einer pH-Wert-Messelektrode (z. B. sogenannte Glaselektroden (mit gelartiger oder flüssiger Elektrolyt-Füllung oder Polymer-Elektrolyt sowie), Emailelektroden, Ionophorelektroden, Antimonelektroden, Bismutelektroden, andere Metalloxidelektroden, Ionensensitive Feldelektroden (ISFET) oder auch Chinhydronelektroden) der pH-Wert gemessen. Üblicherweise werden kombinierte pH-Wert-Messelektrode oder auch Einstabmesskette genannt-kombiniert werden die pH-Elektrode und die Referenzelektrode- oder Gel-Kombinationselektrode bzw. Bezugselektoden mit Polymer-Elektrolyt eingesetzt. Die Messlösung wird als eine wässerige Lösung, üblicherweise mit destilliertem Wasser oder als eine Extraktionslösung, üblicherweise mit Kalziumchlorid oder Kaliumchorid angesetzt. Ein anderes Verfahren kann während der Überfahrt über einer Fläche eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird mit Hilfe einer Bodenproben-Sammelvorrichtung eine zu messende Bodenprobe ebenfalls an die kombinierten pH-Wert-Messelektroden herangeführt.
- Für eine pH-Wert-Messung ist bislang Voraussetzung, dass die Bodenprobe entsprechend aufbereitet wird und anschließend wird die kombinierte pH-Wert-Messelektrode in die aufbereitete Messlösung eingeführt. Diese Vorgehensweise ist zeitaufwändig. Des Weiteren ist die zu messende Bodenprobe nicht mit Ortskoordinaten versehen. Für eine Zuordnung müssen die Koordinaten bei der Bodenprobe-Entnahme notiert werden. Diese Vorgehensweise ist umständlich und fehleranfällig.
- Die im Schutzanspruch 1 beschriebene Vorrichtung ermöglicht es, dass eine kombinierte pH-Wert-Messelektrode direkt in den Boden zur pH-Wert-Messung eingeführt wird. Dieses kann von Hand oder fahrzeug-gestützt erfolgen. Die Vorrichtung kann für die entsprechende Situation modifiziert werden. Des Weiteren werden die erhobenen Messwerte mit Hilfe eines GPS-Empfänger bzw. mit dessen empfangenden GPS-Daten georeferenziert.
- Für eine Messung mit einer kombinierten pH-Wert-Messelektrode direkt im Boden – in situ Messung – muss der Boden geöffnet werden, damit eine gewünschte Messtiefe erreicht wird. Des Weiteren muss die Zugabe von Wasser, destilliertem Wasser, einer Extraktionslösung (üblicherweise Kalziumchlorid oder Kaliumchorid) oder einem anderen flüssigen Medium erfolgen, damit eine Messlösung zur Erfassung des pH-Werts an der Messspitze der kombinierten pH-Wert-Messelektrode vorliegt und eine korrekte Messung durchgeführt werden kann.
- Das Öffnen des Bodens erfolgt mit Hilfe eines spezifizierten Werkzeuges. Je nach Bodenbedingung kann es ein stechendes oder rotierendes Werkzeug sein. Die Anbringung des Werkzeuges erfolgt in einen bestimmten Abstand und Winkel zur kombinierten pH-Wert-Messelektrode. Die Form sowie Ausformung des Werkzeugs ist so gestaltet, dass es ermöglicht wird, dass ausreichend Bodenmaterial an der Messspitze der kombinierten pH-Wert-Messelektrode vorliegt. Für einen besseren Kontakt zwischen Messspitze und Bodenmaterial kann die kombinierten pH-Wert-Messelektrode horizontal und vertikal bewegt sowie rotiert werden.
- Die Zugabe von Wasser, destilliertem Wasser, einer Extraktionslösung oder einem anderen flüssigen Medium, welche benötigt wird, für Herstellung der Messlösung, geschieht mit Hilfe einer Dosiervorrichtung. Die Zuführung des flüssigen Mediums erfolgt mit einer Sprühvorrichtung in den geöffneten Boden an die Messspitze oder mit Hilfe einer Spülvorrichtung. Hierbei fließt das flüssige Medium an dem Gehäuse der kombinierten pH-Wert-Messelektrode hinunter zur Messpitze.
- Die kombinierte pH-Wert-Messelektrode ist mit einer elektronischen Rechnereinheit und einem Datenspeicherungsgerät mit Kabel oder kabellos verbunden. Des Weiteren wird die Position mit Hilfe eines GPS-Empfänger empfangen und aufgezeichnet. Die Datenübertragung des GPS-Empfänger und Rechnereinheit erfolgt mit Kabel oder kabellos. Die gemessenen pH-Werte werden mit Hilfe der GPS-Daten georeferenziert. Zusätzlich kann eine Mobilfunkeinheit genutzt werden, um die Messdaten nach vollendeter Messung direkt an andere Orte (z. B. Datenserver) oder an weitere Personen (z. B. Datenübertragung als E-Mail) zu übermitteln.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der
1 schematisch dargestellt. Eine Halterung (1 ) kann für den Handbetrieb oder für eine fahrzeuggestützte Anwendung spezifiziert sein. An dieser Halterung (1 ) sind die notwendigen Komponente montiert. Empfehlenswert ist, dass die elektronische Rechnereinheit (9 ) und der GPS-Empfänger (10 ) bedienerfreundlich während des Messvorganges untergebracht sind. - Die Besonderheit ist, dass die kombinierte pH-Wert-Messelektrode (
2 ) mit Hilfe des Werkzeugs zum Öffnen des Bodens (3 ) direkt in den Boden eingeführt werden kann. Durch die Zugabe eines flüssigen Mediums mit Hilfe der Dosiereinrichtung aus dem Vorratsbehälter (4 ) und der Sprüheinrichtung (7 ) oder Spülvorrichtung (6 ) wird eine entsprechende Messlösung an der Messspitze der kombinierten pH-Wert-Messelektrode hergestellt und eine in situ pH-Wert-Messung kann durchgeführt werden. Die Zuführung des flüssigen Mediums vom Vorratsbehälter mit Dosiereinrichtung zur Sprüheinrichtung oder Spülvorrichtung erfolgt in den Zuführleitungen (5 ). - Die erhobenen Messdaten werden mit Hilfe eines GPS-Empfänger (
10 ) georeferenziert. In der elektronischen Rechnereinheit mit Mobilfunkeinheit (10 ) werden die Daten gespeichert und ggf. per Datenfernübertragung übermittelt. Die notwendige Signal- und Datenübertragung zwischen den Komponeten elektronische Rechnereinheit, GPS-Empfänger, Dosiereinrichtung und kombinierte pH-Wert-Messelektrode kann mit Kabel (8 ) oder kabelos erfolgen. Ein weiterer Vorteil des Systems ist, dass die pH-Werte nach der Messung gleich zur weiteren Nutzung verfügbar sind; gegebenenfalls können die georeferenzierten Messdaten gleich mit Hilfe der Mobilfunkeinheit an andere Orte bzw. Personen übermittelt werden. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Halterung spezifiziert für den Handbetrieb oder für eine fahrzeuggestützte Anwendung
- 2
- kombinierte pH-Wert-Messelektrode; kombiniert sind die pH-Elektrode und die Referenzelektrode
- 3
- stechendes oder rotierendes und spezifiziertes Werkzeug zum Öffnen des Bodens
- 4
- Behälter für flüssiges Medium mit Dosiereinrichtung
- 5
- Zuführleitung für flüssiges Medium
- 6
- Spülvorrichtung an der kombinierten pH-Wert-Messelektrode mit Zuführleitung fürflüssiges Medium
- 7
- Sprühvorrichtung
- 8
- Kabel
- 9
- Rechnereinheit mit Mobilfunkeinheit
- 10
- GPS-Empfänger
Claims (6)
- Eine handgeführte bzw. fahrzeuggestützte Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine pH-Wert-Messelektrode (z. B. Glaselektroden (mit gelartiger oder flüssiger Elektrolyt-Füllung oder Polymer-Elektrolyt sowie), Emailelektroden, Ionophorelektroden, Antimonelektroden, Bismutelektroden, andere Metalloxidelektroden, Ionensensitive Feldelektroden (ISFET) oder auch Chinhydronelektroden als kombinierte pH-Wert-Messelektrode oder auch Einstabmesskette genannt-kombiniert werden die pH-Elektrode und die Referenzelektrode- oder Gel-Kombinationselektrode bzw. Bezugselektoden mit Polymer-Elektrolyt) in situ in den Boden eingeführt und durch die Zugabe eines flüssigen Medium eine Messlösung hergestellt wird, damit der pH-Wert direkt im Boden gemessen werden kann
- Die handgeführte bzw. fahrzeuggestützte Vorrichtung nach Anspruch 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass diese mit einem stechenden oder rotierenden und spezifizierten Werkzeug zum Öffnen des Bodens ausgestattet ist.
- Die Anordnung des Werkzeugs zur kombinierten pH-Wert-Messelektrode und die Form sowie Ausformung des Werkzeugs nach Anspruch 2 ist so gestaltet, dass ausreichend Bodenmaterial an der Messspitze vorhanden ist.
- Die handgeführte bzw. fahrzeuggestützte Vorrichtung ist nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe von Wasser, destilliertem Wasser, einer Extraktionslösung oder einem anderen flüssigen Medium zur Herstellung einer Messlösung mit Hilfe einer Dosiervorrichtung geschieht.
- Die handgeführte bzw. fahrzeuggestützte Vorrichtung ist nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des Wassers, destillierten Wassers, einer Extraktionslösung oder eines anderen flüssigen Mediums anhand einer Sprühvorrichtung in den geöffneten Boden an die Messspitze und/oder anhand einer Spülvorrichtung an dem Gehäuse der Messelektrode erfolgt.
- Die gemessenen pH-Werte können mit Hilfe einer elektronischen Rechnereinheit gespeichert und zusätzlich mit Hilfe eines GPS-Empfänger georeferenziert sowie mit Hilfe der Mobilfunkeinheit an andere Orte bzw. Personen übermittelt werden
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114791450A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-07-26 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种脱硫浆液在线pH表测量装置及方法 |
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2014
- 2014-09-17 DE DE201420007415 patent/DE202014007415U1/de not_active Expired - Lifetime
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