RU2011982C1

RU2011982C1 - Soil moisture meter

Info

Publication number: RU2011982C1
Authority: RU
Inventors: Р.П. Заднепровский; Ю.Г. Лапынин; Е.В. Леонова
Original assignee: Волгоградский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1994-04-30

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: soil moisture meter has a disk-shaped die provided with a projection and a plunger fitted with a handle, a body in the form of an upset cup. Mounted in the cup are two annular springs. The plunger is coupled with a movable support member. In between the latter and the bottom of the body is placed a sleeve-like pointer showing the position of the body bottom after taking the die off the soil under investigation. EFFECT: enhanced accuracy. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для экспресс-определения влажности почв в полевых условиях при агрохимической оценке состояния почвы. The invention relates to devices for the rapid determination of soil moisture in the field during the agrochemical assessment of soil conditions.

Известен прибор для определения влажности почв, содержащий корпус с размещенными в нем дисковым штампом и динамометрическим устройством . A known device for determining soil moisture, comprising a housing with a disk stamp and a torque device located therein.

Однако данный прибор имеет небольшой диапазон измерений и большие габариты. However, this device has a small measuring range and large dimensions.

Известен прибор для определения влажности почв, в котором динамометрическое устройство выполнено в виде двух кольцевых пружин, установленных коаксиально дисковому штампу и закрепленных одними концами на внутренней поверхности дискового штампа, а другими соединенных посредством подвижных секторных выступов с внутренней поверхностью корпуса с возможностью отсоединения верхних концов пружин от корпуса . A known device for determining soil moisture, in which the dynamometer is made in the form of two ring springs mounted coaxially to the disk stamp and fixed at one end on the inner surface of the disk stamp, and others connected via movable sector protrusions to the inner surface of the housing with the possibility of disconnecting the upper ends of the springs from corps.

Однако данный прибор имеет недостаточную стабильность и точность показаний. However, this device has insufficient stability and accuracy of readings.

Цель изобретения - устранение указанных выше недостатков, а также упрощение обслуживания. The purpose of the invention is to eliminate the above disadvantages, as well as simplifying maintenance.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем корпус, дисковый штамп и динамометрическое устройство, выполненное в виде двух кольцевых пружин, установленных коаксиально дисковому штампу и закрепленных одними концами на внутренней поверхности дискового штампа, а другими - на внутренней поверхности корпуса, дисковый штамп выполнен с выступающим по его оси заостренным конусом длиной 25-40 мм с диаметром основания 2-4 мм, кроме того, размер цилиндрического штока больше осевого размера корпуса и с внешней стороны торцовой стенки корпуса на цилиндрическом штоке установлена рукоятка, корпус может быть выполнен с прорезью и цифровыми указателями, а на штоке может быть установлена муфта-указатель. The goal is achieved by the fact that in the known device comprising a housing, a disk stamp and a torque device, made in the form of two ring springs mounted coaxially to the disk stamp and fixed at one end on the inner surface of the disk stamp and the other on the inner surface of the case, the disk stamp is made with a pointed cone protruding along its axis 25-40 mm long with a base diameter of 2-4 mm, in addition, the size of the cylindrical rod is larger than the axial size of the body and on the outside of the end wall orpusa on a cylindrical rod mounted handle, the housing may be provided with a slit and digital indicators, and the rod can be mounted clutch pointer.

В технике широко известны приборы с динамометрическими устройствами с дисковыми штампами. Однако авторами было получено, что точность и стабильность измерений повышаются при выполнении на дисковом штампе заостренного конуса с диаметром основания d= 2-4 мм и длиной l= 25-40 мм. Диаметр d выбирается из условий прочности и минимального влияния на показания измерений. Длина выбирается исходя из того, чтобы компенсировать момент от неконтролируемого нажатия от руки на рукоятку прибора. Instruments with dynamometric devices with disc dies are widely known in the art. However, the authors found that the accuracy and stability of measurements are increased when a pointed cone with a base diameter of d = 2-4 mm and a length l = 25-40 mm is made on a disk stamp. The diameter d is selected from the conditions of strength and minimal influence on the measurement readings. The length is selected based on the fact that to compensate for the moment from uncontrolled pressing by hand on the handle of the device.

На основании выше изложенного авторы считают, что заявка на предлагаемое изобретение обладает существенными отличиями и "новизной". Based on the foregoing, the authors believe that the application for the invention has significant differences and "novelty."

На фиг. 1 представлен почвенный влагомер, общий вид; на фиг. 2 - вариант прибора; на фиг. 3 - схема установки прибора для замера влажности на почву. In FIG. 1 shows a soil moisture meter, a general view; in FIG. 2 - version of the device; in FIG. 3 is a diagram of an apparatus for measuring moisture in the soil.

Прибор содержит корпус 1, дисковый штамп 2 с цилиндрическим штоком 3 и динамометрическим устройством в виде двух кольцевых пружин 4 и 5, установленных коаксиально дисковому штампу 2 и закрепленных одними концами на внутренней поверхности дискового штампа 2, а другими закрепленных с внутренней поверхностью корпуса с направляющей поверхностью 6, которая может быть выполнена с возможностью отсоединения от цилиндрической поверхности корпуса 7, дополнительную опорную поверхность 8, которая может быть установлена на стержнях 9 или на дополнительной цилиндрической поверхности 10 (фиг. 2). На штоке выполнена шкала 11, установлена рукоятка 12 и муфта-указатель 19. На дополнительной цилиндрической поверхности 10 могут быть выполнены прорези 13 и 14 с установленными в них цифровыми указателями 15 и местом под шкалы 16, на муфте указателя могут быть установлены манжеты 17. На дисковом штампе 2 выполнен центрирующий конус 18. The device comprises a housing 1, a disk stamp 2 with a cylindrical rod 3 and a torque device in the form of two ring springs 4 and 5, mounted coaxially to the disk stamp 2 and fixed at one end on the inner surface of the disk stamp 2, and others fixed to the inner surface of the housing with a guide surface 6, which can be made detachable from the cylindrical surface of the housing 7, an additional supporting surface 8, which can be mounted on the rods 9 or on an additional cylindrical surface 10 (Fig. 2). A scale 11 is made on the rod, a handle 12 and a pointer coupling 19 are installed. On the additional cylindrical surface 10, slots 13 and 14 can be made with digital pointers 15 installed in them and a place for scales 16, cuffs 17 can be installed on the indicator sleeve. disc stamp 2 made a centering cone 18.

Работа прибора происходит следующим образом. Дисковый штамп 2 приводится в соприкосновение с почвой на выбранном участке поля. Центрирующий конус 18 полностью погружается в почву. Дисковый штамп слегка притирается к почве поворотом диска влево-вправо. The operation of the device is as follows. Disk stamp 2 is brought into contact with the soil in a selected area of the field. The centering cone 18 is completely immersed in the soil. The disk stamp is slightly rubbed to the soil by turning the disk left-right.

На корпусе 7 создается (от руки) усилие прижатия на дисковый штамп. Сила прижатия рабочего диска прибора автоматически устанавливается предельным сжатием пружины 5 (до упора корпуса 7 в дисковый штамп 2). On the body 7 is created (by hand) the pressure against the disk stamp. The pressing force of the working disk of the device is automatically set by the maximum compression of the spring 5 (to the stop of the housing 7 in the disk stamp 2).

После выдержки (в течение ≈ 30 с) давление от руки снимается и с помощью рукоятки 12 производится плавное перемещение корпуса до отрыва рабочего диска от почвы. В момент отрыва дискового штампа 2 показание влажности фиксируется муфтой-указателем 19, на шкале 11. Измерения повторяют 3-5 раз и принимают среднее значение. После каждого замера поверхность диска-штампа очищается от почвы, а муфта-указатель возвращается в исходное положение (до соприкосновения с торцовой поверхностью корпуса). After exposure (for ≈ 30 s), pressure is removed from the hand and using the handle 12, the housing is moved smoothly until the working disk is torn off the soil. At the time of separation of the disk stamp 2, the moisture reading is recorded by the clutch-pointer 19, on a scale of 11. Measurements are repeated 3-5 times and take an average value. After each measurement, the surface of the disk-stamp is cleaned of soil, and the clutch-pointer returns to its original position (until it touches the end surface of the housing).

При использовании цифровых указателей 15 (в пазах 13, 14) они фиксируют показания прибора при данном замере. Муфта-указатель 19 перемещает цифровые указатели 15 (взаимодействия с ними) по соответствующему пазу 13, 14. Установка на муфту-указатель 19 магнита позволяет осуществить взаимодействие с цифровыми указателями, без контакта, что позволяет использовать несколько указателей в одном пазу. When using digital pointers 15 (in the grooves 13, 14), they record the readings of the device at this measurement. The clutch-pointer 19 moves the digital pointers 15 (interaction with them) along the corresponding groove 13, 14. Installing a magnet on the clutch-pointer 19 allows you to interact with the digital pointers, without contact, which allows you to use multiple pointers in one groove.

Возможна установка на прибор нескольких шкал 16. Several scales 16 can be installed on the device.

Величина любой площади конуса S =

(где S - площадь; d - диаметр у основания заостренного конуса; l - длина конуса) определяется из равенства момента от силы сопротивления R вдавливанию площади S в почву и момента от неконтролируемого нажатия руки Р, т. е. PH= Rl/3 , где R - сила приложения в центре тяжести площади S (конуса); Р - неконтролируемое усилие на рукоятку; Н - расстояние от контакта дискового штампа с землей до неконтролируемого усилия Р.The value of any area of the cone S =

(where S is the area; d is the diameter at the base of the pointed cone; l is the length of the cone) is determined from the equality of the moment from the resistance force R pushing the area S into the soil and the moment from uncontrolled pressing of the arm P, i.e., PH = Rl / 3, where R is the application force at the center of gravity of the area S (cone); P - uncontrolled effort on the handle; H is the distance from the contact of the disk stamp with the ground to uncontrolled effort R.

Величина R= KS= K·ld/2 , где К - удельное сопротивление сдвигу почвы (для влажных почв К ≈ (3-4)Р_л). Принимая нижний предел измерения липкости Р_л= 0,5 г/см² (т. е. 5% от средних значений липкости суглинков) при К= 3Р_л имеем РН= Р_лl²d/2 .The value of R = KS = K · ld / 2, where K is the specific resistance to shear of the soil (for wet soils K ≈ (3-4) P _l ). Taking the lower limit of stickiness measurement P _l = 0.5 g / cm ² (i.e. 5% of the average stickiness of loams) at K = 3P _l, we have PH = P _l l ² d / 2.

Тогда dl²= 2·P/P_лс·H; Р_лс= Р_л πD²/4 = 20 ˙0,5= 10. Исходя из глубины основного измеряемого горизонта почвы 0,25 м, конструктивно Н ≈ 300 м (площадь штампа πd²/4 = 20 см²), тогда dl²= 2 ·50/5· 300= 3000 мм³, откуда длина конического заостренного выступа l =

=

= 25. . . 40 мм.Then dl ² = 2 · P / P _hp · H; P _PM = P πD ² _L / 4 = 20 ˙0,5 = 10. Based on the measured depth of the ground soil horizon 0.25m structurally H ≈ 300 m (stamp area πd ^2/4 = 20 cm ^2), whereas dl ² = 2 · 50/5 · 300 = 3000 mm ³ , whence the length of the conical pointed protrusion l =

=

= 25.. . 40 mm.

По сравнение с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет повысить точность и стабильность измерений, а также упругость обслуживания прибора. Compared with the base object, the proposed device can improve the accuracy and stability of measurements, as well as the elasticity of the service device.

Таким образом предлагаемый прибор по сравнению с известным позволяет повысить точность измерений за счет выполнения на дисковом штампе центрирующей поверхности в виде заостренного конуса длиной 20-40 мм и диаметром у основания 2-4 мм. В момент создания нагрузки на отрывающийся дисковый штамп и поддержания прибора в вертикальном положении при отрыве диска от поверхности почвы возникают непроизвольные боковые давления от руки Р, величина которых трудно ощутима при Р ≥40. . . 50 г. Эта сила дает момент опрокидывания, в результате чего при малой силе прилипания показания отрывающей силы (и соответствующей влажности) существенно отклоняются от фактической (в сторону снижения). Отсутствие центрирующего усилия также существенно влияет на ошибку показаний прибора. Thus, the proposed device in comparison with the known one allows to increase the accuracy of measurements by performing a centering surface on a disk stamp in the form of a pointed cone with a length of 20-40 mm and a diameter at the base of 2-4 mm. At the moment of creating a load on the tearing-off disk stamp and maintaining the device in a vertical position when the disk is torn off the soil surface, involuntary lateral pressures from the arm P arise, the magnitude of which is difficult to noticeable at P ≥40. . . 50 g. This force gives the moment of overturning, as a result of which, with a small sticking force, the readings of the tearing force (and the corresponding humidity) significantly deviate from the actual (downward). The lack of centering force also significantly affects the error of the instrument.

Прибор позволяет повысить стабильность измерений за счет компенсаций непроизвольной боковой силы моментом от силы сопротивления вдавливаемой площади конуса в почву; повысить удобство эксплуатации прибора за счет того, что сила прижатия устанавливается автоматически, шкалы вынесены из зоны пружин. Муфта-указатель или цифровые указатели фиксируют показания при данном замере; расширить эксплуатационные возможности за счет возможности использования нескольких шкал, что позволяет проводить измерения в различных величинах, а также одновременно измерять липкость и влажность; упростить тарировку прибора за счет установки нескольких цифровых указателей, которые фиксируют соответствующие показания. The device allows to increase the stability of measurements due to compensation of involuntary lateral force by the moment from the resistance force of the pressed-in area of the cone into the soil; increase the usability of the device due to the fact that the pressing force is set automatically, the scales are removed from the spring area. The coupling indicator or digital indicators record readings at this measurement; to expand operational capabilities due to the possibility of using multiple scales, which allows measurements in various quantities, as well as simultaneously measure stickiness and humidity; to simplify the calibration of the device by installing several digital indicators that record the corresponding readings.

Claims

SOIL HYDROGEN, containing a disk stamp with a protrusion and a rod with a handle mounted on the rod with the possibility of moving along its axis a body in the form of an inverted cup, inside which there are two ring springs attached to the bottom of the cup and the upper surface of the stamp, characterized in that, with In order to increase the accuracy of measurements, the stem is equipped with a support element movable along its axis, located between the rod handle and the bottom of the body and rigidly connected to this bottom by rods or a cylinder with slots, and between the support element m and the bottom of the casing on the rod on a sliding landing mounted clutch-indicator of the position of the bottom of the casing when the disk stamp is separated from the soil.