RU2608345C1 - Device for horizontal continuous measurement of soil hardness - Google Patents
Device for horizontal continuous measurement of soil hardness Download PDFInfo
- Publication number
- RU2608345C1 RU2608345C1 RU2015141164A RU2015141164A RU2608345C1 RU 2608345 C1 RU2608345 C1 RU 2608345C1 RU 2015141164 A RU2015141164 A RU 2015141164A RU 2015141164 A RU2015141164 A RU 2015141164A RU 2608345 C1 RU2608345 C1 RU 2608345C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- plunger
- tip
- housing
- hardness
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в сельском хозяйстве для исследования физико-механических свойств почвы, в частности твердости почвы.The invention relates to measuring equipment and can be used in agriculture to study the physico-mechanical properties of the soil, in particular the hardness of the soil.
Известны устройства для измерения физико-механических свойств почвы, таких как твердость и плотность в пахотном слое, действующие на принципе вдавливания наконечников в исследуемую пробу почвы и регистрации прикладываемого, при вдавливании, усилия. Например, известно устройство для горизонтального непрерывного определения твердости почвы, состоящее из стойки с выдвижным ножевидным деформатором, который к раме орудия крепится шарнирно, потенциометрического датчика линейного перемещения, установленного на раме на специальной платформе и движка датчика, соединенного гибким тросом со стойкой [1].Known devices for measuring the physico-mechanical properties of the soil, such as hardness and density in the arable layer, acting on the principle of indenting the tips in the test sample of the soil and recording the applied, when indenting, effort. For example, a device is known for horizontal continuous determination of soil hardness, consisting of a rack with a retractable knife-shaped deformer, which is pivotally mounted to the implement frame, a potentiometric linear displacement sensor mounted on the frame on a special platform, and a sensor slide connected by a flexible cable to the rack [1].
Недостатком данного устройства является низкая достоверность измерения, вследствие погрешностей, вызываемых высокими силами трения почвы относительно боковых поверхностей ножевидного деформатора.The disadvantage of this device is the low reliability of the measurement, due to errors caused by high friction forces of the soil relative to the side surfaces of the knife-shaped deformer.
Также недостатком данного устройства является невозможность дифференцированного измерения твердости почвы по толщине ее пахотного горизонта, (т.е. измерения твердости в определенном слое по глубине), так как ножевидный деформатор, проходя через пахотный слой почвы, фиксирует общее усилие, необходимое для прорезания пласта почвы, и не может определять твердость в отдельных горизонтах пахотного слоя.Another disadvantage of this device is the impossibility of differentially measuring the soil hardness by the thickness of its arable horizon (i.e., measuring the hardness in a particular layer by depth), since the knife-shaped deformer, passing through the arable layer of the soil, fixes the total force required to cut through the soil layer , and cannot determine the hardness in individual horizons of the arable layer.
Известно устройство для оценки агрегатного состава почвы, с помощью которого возможно проводить непрерывное измерение твердости почвы. Устройство содержит корпус, закрепленный на стойке (измерительном щупе), плунжер, установленный поперечно стойке в корпусе и размещенный в последнем задним концом, наконечник, выполненный на переднем конце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен на корпусе и опирается на задний торец плунжера [2].A device for assessing the aggregate composition of the soil, with which it is possible to conduct continuous measurement of soil hardness. The device includes a housing mounted on a rack (measuring probe), a plunger mounted transversely to the rack in the housing and placed at the last rear end, a tip made on the front end of the plunger, and strain gauges mounted on an elastic element that is mounted on the housing and rests on the rear end of the plunger [2].
Недостатком известного устройства является низкая достоверность результатов измерения вследствие того, что при рабочем движении установки почва обрушивается на открытый плунжер и зажимает его, в результате чего возникают дополнительные силы трения, создающие существенную нагрузку на плунжер, что искажает достоверность измерения твердости почвы.A disadvantage of the known device is the low reliability of the measurement results due to the fact that during the working movement of the installation, the soil falls onto the open plunger and clamps it, resulting in additional frictional forces that create a significant load on the plunger, which distorts the reliability of measuring the soil hardness.
Кроме того, недостатком является высокая вероятность изгиба или поломки открытого плунжера, т.к. при движении в почве он непрерывно сталкивается с крупными почвенными агрегатами (глыбами, камнями и т.д.) и, как следствие этого, испытывает значительные боковые нагрузки.In addition, the disadvantage is the high probability of bending or breakage of the open plunger, because when moving in soil, it continuously collides with large soil aggregates (blocks, stones, etc.) and, as a result of this, experiences significant lateral loads.
Наиболее близким по сходным признакам к предлагаемому устройству является известное устройство для измерения твердости почвы, которое содержит корпус, закрепленный на стойке, плунжер, установленный поперечно стойке в корпусе, наконечник, выполненный на переднем конце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен на корпусе и опирается на задний торец плунжера [3].The closest in similar features to the proposed device is a known device for measuring soil hardness, which contains a housing mounted on a rack, a plunger mounted transverse to the rack in the housing, a tip made on the front end of the plunger, and strain gauges fixed on an elastic element, which mounted on the body and rests on the rear end of the plunger [3].
Плунжер размещен в корпусе целиком, причем перед наконечником установлена эластичная мембрана, закрепленная на корпусе, а в последнем размещен ряд плунжеров, расположенных друг над другом, количество которых соответствует количеству измеряемых горизонтов почвы.The plunger is placed in the entire housing, with an elastic membrane mounted on the housing in front of the tip, and in the latter there are a number of plungers located one above the other, the number of which corresponds to the number of measured soil horizons.
Недостатком данного устройства является низкая достоверность результатов измерений вследствие того, что наконечник твердомера расположен внутри корпуса и не имеет непосредственного контакта с почвой. Расположение наконечника внутри корпуса твердомера приводит к искажению результатов измерений вследствие того, что корпус твердомера, при движении формирует перед собой уплотненную область почвы, и наконечник, таким образом, оказывается внутри уплотненной области, свойства которой существенно отличаются от свойств соседней неуплотненной (естественной) области почвы. То есть на наконечник воздействует только часть силы со стороны почвы, другая часть силы со стороны почвы воздействует на корпус твердомера, а не на наконечник, в итоге результаты измерения оказываются искажены. Кроме того, наконечник отделен от почвы мембраной, которая за счет собственной упругости также приводит к искажению результатов измерений.The disadvantage of this device is the low reliability of the measurement results due to the fact that the tip of the hardness tester is located inside the housing and does not have direct contact with the soil. The location of the tip inside the hardness gage body leads to a distortion of the measurement results due to the fact that the hardness gage body forms a compacted soil region in front of itself, and the tip, therefore, appears inside the compacted region, the properties of which differ significantly from the properties of the neighboring unconsolidated (natural) soil region . That is, the tip is affected only by a part of the force from the soil side, the other part of the force from the soil acts on the body of the hardness tester, and not on the tip, as a result, the measurement results are distorted. In addition, the tip is separated from the soil by a membrane, which due to its own elasticity also leads to a distortion of the measurement results.
Также недостатком прототипа может являться высокое тяговое сопротивление при движении твердомера, так как корпус твердомера, конструктивно представляет собой широкую щелерезную стойку, движущуюся в слое почвы на глубине до 30 см.Another disadvantage of the prototype may be high traction resistance during movement of the hardness tester, since the body of the hardness tester is structurally a wide slit rack, moving in the soil layer to a depth of 30 cm.
Целью изобретения является повышение достоверности измерения твердости почвы и снижения тягового усилия, необходимого для перемещения устройства для измерения твердости почвы.The aim of the invention is to increase the reliability of measuring the hardness of the soil and reduce traction required to move the device for measuring soil hardness.
Поставленная цель достигается за счет того, что предлагаемое устройство содержит корпус, закрепленный на узкой стойке, плунжер, установленный горизонтально, под углом к стойке в корпусе, наконечник, закрепленный на переднем торце плунжера, и тензометрические датчики, зафиксированные на упругом элементе, который закреплен в корпусе и упирается в задний торец плунжера.This goal is achieved due to the fact that the proposed device contains a housing mounted on a narrow rack, a plunger mounted horizontally at an angle to the rack in the housing, a tip mounted on the front end of the plunger, and strain gauges fixed on an elastic element that is fixed in case and abuts against the rear end of the plunger.
В отличие от известного, в предлагаемом устройстве плунжер целиком размещен в направляющей конусообразной крышке и установлен в последней посредством втулки и эластичной защитной вставки, при этом плунжер не контактирует с почвой, а наконечник расположен за пределами корпуса устройства и контактирует с почвой только своей рабочей поверхностью.In contrast to the known device, the plunger in the proposed device is entirely placed in a conical-shaped cover and installed in the latter by means of a sleeve and an elastic protective insert, while the plunger does not contact the soil, and the tip is located outside the device’s body and only contacts its soil with its working surface.
Кроме того, предлагаемое устройство содержит только один плунжер с наконечником.In addition, the proposed device contains only one plunger with a tip.
Такая совокупность признаков предлагаемого устройства позволяет достичь поставленной изобретением цели:This set of features of the proposed device allows to achieve the goals of the invention:
- повышает достоверность измерения твердости почвы, т.к. наконечник движется в области естественной, а не уплотненной корпусом почвы; также перед наконечником нет мембраны, он свободно контактирует с почвой, но только своей передней (рабочей) поверхностью;- increases the reliability of measuring the hardness of the soil, because the tip moves in the area of natural, and not compacted, soil; also there is no membrane in front of the tip, it freely contacts the soil, but only with its front (working) surface;
- снижает тяговое сопротивление, так как корпус предлагаемого устройства значительно меньше и в нем расположен только один плунжер, которого достаточно для проведения дифференцированного (в определенном слое почвы) измерения твердости почвы.- reduces traction resistance, since the housing of the proposed device is much smaller and there is only one plunger in it, which is enough to conduct differentiated (in a specific soil layer) measurement of soil hardness.
На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для горизонтального непрерывного измерения твердости почвы. На фиг. 2 изображена принципиальная электрическая мостовая измерительная схема подключения тензометрических датчиков, измерительного и регистрирующего устройств.In FIG. 1 shows the proposed device for continuous horizontal measurement of soil hardness. In FIG. 2 shows a basic electric bridge measuring circuit for connecting strain gauge sensors, measuring and recording devices.
Устройство для горизонтального непрерывного измерения твердости почвы содержит корпус 1, закрепленный на стойке 2 и направляющую конусообразную крышку 3, закрепленную на корпусе 1, плунжер 5, целиком размещенный в направляющей конусообразной крышке 3 и установленный в последней посредством втулки 4. На плунжере 5 установлен наконечник 6, отделенный эластичной защитной вставкой 7 от крышки 3. В корпусе 1 закреплен упругий элемент 8, выполненный в виде кольца, в который упирается свободным торцом плунжер 5, при этом на упругом элементе 8, с внешней и внутренней стороны кольца, по обе стороны от оси плунжера 5, зафиксированы тензометрические датчики 9 (R1…R4) (фиг. 1).A device for continuous horizontal measurement of soil hardness comprises a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При рабочем движении стойки 2, с установленным на ней корпусом 1, заглубленным в определенный слой почвы, почва воздействует на рабочую поверхность наконечника 6, создавая определенное усилие, которое через плунжер 5 передается на упругий элемент 8, вызывая его упругую деформацию, величина которой будет пропорциональна величине воздействующего на него усилия, то есть величине твердости почвы. Величина деформации упругого элемента 8 регистрируется тензометрическими датчиками 9, закрепленными на нем и подключенными между собой по мостовой измерительной схеме, и формирующими выходной аналоговый сигнал, фиксируемый специальным усилителем с регистрирующим устройством. При этом усилитель с регистрирующим устройством, а также измерительное устройство, милливольтметр (mV), подключены в диагональ мостовой измерительной схемы (фиг. 2).During the working movement of the
В исходном состоянии (без нагрузки) мостовая измерительная схема находится в уравновешенном состоянии и ее выходной сигнал (напряжение на милливольтметре и усилителе с регистрирующим устройством) равен нулю. В рабочем состоянии тензометрические датчики меняют свое сопротивление и мостовая измерительная схема выходит из равновесия, при этом на ее выходе появляется напряжение, которое измеряется милливольтметром, а также усиливается усилителем и фиксируется регистрирующим устройством. При этом чувствительность мостовой измерительной схемы значительно выше, чем одного или пары тензометрических датчиков, за счет чего точность измерения повышается.In the initial state (without load), the bridge measuring circuit is in a balanced state and its output signal (voltage at a millivoltmeter and an amplifier with a recording device) is zero. In working condition, the strain gauges change their resistance and the bridge measuring circuit goes out of balance, and at its output a voltage appears, which is measured by a millivoltmeter, and is also amplified by an amplifier and fixed by a recording device. In this case, the sensitivity of the bridge measuring circuit is significantly higher than one or a pair of strain gauge sensors, due to which the measurement accuracy is increased.
Применение упругого элемента в виде кольца позволяет снизить амплитуду перемещения наконечника с плунжером до 0,1…0,3 мм. Таким образом, упругая вставка 7 не сможет оказать существенного влияния на результаты измерения.The use of an elastic element in the form of a ring allows to reduce the amplitude of movement of the tip with the plunger to 0.1 ... 0.3 mm. Thus, the
Источники информации:Information sources:
1. Авт. св. СССР № 397847. Прибор для непрерывного определения твердости почвы. Кл. G01N 33/24 / А.Н. Ярмагомедов, 1973.1. Auth. St. USSR No. 397847. A device for continuous determination of soil hardness. Kl. G01N 33/24 / A.N. Yarmagomedov, 1973.
2. Авт. св. СССР № 1146569. Устройство для оценки агрегатного состава почвы. Кл. G01N 1/20, 1983.2. Auth. St. USSR No. 1146569. A device for assessing the aggregate composition of the soil. Kl. G01N 1/20, 1983.
3. Патент РФ №2305267. Устройство для непрерывного измерения твердости почвы. Кл. G01N 3/00 / С.И. Васильев, С.С. Нугманов, 2007.3. RF patent №2305267. Device for continuous measurement of soil hardness. Kl.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141164A RU2608345C1 (en) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Device for horizontal continuous measurement of soil hardness |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015141164A RU2608345C1 (en) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Device for horizontal continuous measurement of soil hardness |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2608345C1 true RU2608345C1 (en) | 2017-01-17 |
Family
ID=58455979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015141164A RU2608345C1 (en) | 2015-09-28 | 2015-09-28 | Device for horizontal continuous measurement of soil hardness |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2608345C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110398431A (en) * | 2019-08-01 | 2019-11-01 | 吉林大学 | A kind of soil resistance measuring device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1264065A1 (en) * | 1985-05-06 | 1986-10-15 | Научно-производственное объединение по механизации и электрификации сельского хозяйства "Целинсельхозмеханизация" | Arrangement for continuous determination of white alkali soil hardness |
SU1698758A1 (en) * | 1990-01-08 | 1991-12-15 | Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Instrument for running analysis of soil hardness |
RU2305267C1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-08-27 | ФГОУ ВПО Самарская государственная сельскохозяйственная академия | Device for continuous measuring of soil hardness |
CN204359594U (en) * | 2014-04-23 | 2015-05-27 | 杭州东邦科技有限公司 | A kind of stratometer with assist handle function |
-
2015
- 2015-09-28 RU RU2015141164A patent/RU2608345C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1264065A1 (en) * | 1985-05-06 | 1986-10-15 | Научно-производственное объединение по механизации и электрификации сельского хозяйства "Целинсельхозмеханизация" | Arrangement for continuous determination of white alkali soil hardness |
SU1698758A1 (en) * | 1990-01-08 | 1991-12-15 | Челябинский Институт Механизации И Электрификации Сельского Хозяйства | Instrument for running analysis of soil hardness |
RU2305267C1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-08-27 | ФГОУ ВПО Самарская государственная сельскохозяйственная академия | Device for continuous measuring of soil hardness |
CN204359594U (en) * | 2014-04-23 | 2015-05-27 | 杭州东邦科技有限公司 | A kind of stratometer with assist handle function |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110398431A (en) * | 2019-08-01 | 2019-11-01 | 吉林大学 | A kind of soil resistance measuring device |
CN110398431B (en) * | 2019-08-01 | 2024-03-08 | 吉林大学 | Soil resistance measuring device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3826145A (en) | Electrical ataxiameter | |
ES2662319T3 (en) | System and method of non-invasive measurement of soft biological tissues | |
DE10083447D2 (en) | Test element analysis system | |
BR112013007147A2 (en) | sensor device, and instrument and method of electrical impedance tomography imaging | |
KR20140062840A (en) | Dynamic cone penetrometer with uniform section | |
RU2608345C1 (en) | Device for horizontal continuous measurement of soil hardness | |
CN102302359A (en) | Device for detecting center of gravity | |
RU191433U1 (en) | DEVICE FOR STATIC SOUND SENSING | |
RU2305267C1 (en) | Device for continuous measuring of soil hardness | |
RU2364848C2 (en) | Device for measurement of pressure and profile of shock waves | |
RU167988U1 (en) | DEVICE FOR STATIC SOUND SENSING | |
WO2014036010A1 (en) | Shear displacement extensometer | |
Khaled et al. | An investigation on the effect of humidity on the zero signal of a strain gauge measuring system | |
RU2627679C1 (en) | Diagnostic meter | |
RU177855U1 (en) | Device for measuring the dynamic action of rain on the soil | |
KR20110053769A (en) | The automatic measuring instrument manufacturing method for standing long jump | |
US2448645A (en) | Hardness tester | |
CN200989810Y (en) | Weighing apparatus | |
RU185825U1 (en) | Device for measuring wear of samples on a friction machine | |
Ng et al. | Digital readout manometer using an optical mouse | |
RU2800400C1 (en) | Method for grading strain gauge pins of circular cross section for measuring horizontal force | |
SU956969A1 (en) | Lengthwise and lateral deformation measuring strain gauge | |
RU67703U1 (en) | DEFORMATION SENSOR | |
Prasasti et al. | Performance evaluation of smartphone-based vibration meter application software | |
Voisey et al. | A puncturing device for estimating the physical properties of fruits and vegetables |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170929 |