RU2652144C1 - Измеритель влагосодержания почвы - Google Patents
Измеритель влагосодержания почвы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652144C1 RU2652144C1 RU2017105657A RU2017105657A RU2652144C1 RU 2652144 C1 RU2652144 C1 RU 2652144C1 RU 2017105657 A RU2017105657 A RU 2017105657A RU 2017105657 A RU2017105657 A RU 2017105657A RU 2652144 C1 RU2652144 C1 RU 2652144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrodes
- humidity
- meter
- processor
- conductivity
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000002654 heat shrinkable material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000005413 snowmelt Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
- A01G25/16—Control of watering
- A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/048—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для измерения влажности сыпучих материалов, например почвы, зерна, минеральных удобрений и т.п. Измеритель содержит измерительный генератор, измеритель тока и процессор, а также содержит несколько электродов, подключаемых попарно или все к одному и расположенных на разной глубине в сыпучем материале, причем процессор запрограммирован на определение влажности в каждом уровне сыпучего материала по корреляции проводимость-влажность и/или емкость-влажность и на осуществление суммирования влажности в каждом уровне сыпучего материала. При этом электроды снабжены термоусадочным материалом и имеют выточку вблизи заостренного конца, верхние концы электродов соединены перемычкой. Технический результат – повышение точности измерений. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для измерения влажности сыпучих материалов, в основном, почвы, а также зерна, минеральных удобрений и т.п.
Известны такие устройства, преимущественно резистивного или емкостного принципа действия, см., например, пат. России № RU 134656, содержащий пару электродов, а также пат. №10464, 111669, 145821.
Недостатком известных датчиков является усредненное определение влажности в сравнительно толстом слое почвы. Но влажность почвы в обычное летнее время (не во время таяния снегов) сильно зависит от глубины, на которой проводится измерение. В результате - реальное содержание воды в почве определяется не совсем адекватно.
Задача и технический результат изобретения - более адекватное определение влагосодержания почвы.
Для этого измеритель определяет влажность почвы на нескольких уровнях глубины, соответствующих эффективной глубине проникания корневой системы конкретной сельскохозяйственной культуры. То есть измеритель содержит электрический генератор, измеритель тока и процессор, а также содержит несколько электродов, подключаемых попарно или все к одному и расположенных на разной глубине в сыпучем материале, причем процессор запрограммирован на определение влажности в каждом уровне сыпучего материала по корреляции проводимость-влажность и/или по корреляции емкость-влажность и на осуществление суммирования влажности в каждом уровне сыпучего материала.
Причем определение влажности в каждом конкретном слое измеритель может проводить по электрической проводимости слоя, по его электрической емкости или и по тому и по другому вместе. Точнее, эти два измерения проводятся по очереди, и затем процессор вычисляет среднеарифметическое этих двух измерений. Это расширяет пределы надежного измерения влажности и повышает его точность.
Измерение проводимости осуществляется переменным током малой частоты (чтобы не вызвать электролиз и поляризацию электродов), а измерение электрической емкости осуществляется на средних и высоких частотах. Генератор при этом перенастраивается на другую частоту или используется второй генератор. Оба измерения должны производиться непродолжительное время (чтобы не вызвать электролиз и поляризацию).
В качестве электродов можно использовать стержень из нержавеющей стали (например, электродную проволоку от нержавеющих электродов для электросварки), имеющий конусную выточку вблизи заостренного конца и изолированный на большей части своей длины термоусадочным материалом (см. фиг. 1).
Измерение проводимости может осуществляться двумя способами. Либо электроды располагаются попарно на небольшом расстоянии (чтобы уменьшить влияние растекания тока) на разной глубине, и попарно измеряется электрическое сопротивление между ними, то есть проводимость (величина, обратная электрическому сопротивлению). Назовем этот способ «попарным». Именно так должны быть расположены электроды и при измерении влажности емкостным способом.
Либо один из электродов, имеющий значительно большую площадь (назовем его «заземлением»), закапывается глубоко в грунт (так, чтобы его сопротивление растеканию было не менее чем на порядок меньше, чем у остальных электродов), и все остальные электроды измерителем по очереди соединяются с ним. То есть во втором способе измеряется сопротивление растеканию каждого измерительного электрода относительно заземления. Расположение электродов во втором случае напоминает веер. Назовем этот способ «заземлительным».
На фиг. 1 показан предлагаемый электрод, а на фиг. 2 и 3 - соответственно примерное расположение электродов при попарном (фиг. 2) и поочередном (фиг. 3) измерении проводимости.
Электрод состоит из стержня 1 из малокорродирующего материала, например из нержавеющей стали (идеально - с позолотой на конце), имеющего конусную выточку 2, и из надетой на стержень и термоусаженной пластмассовой трубки 3. К верхнему концу стержня присоединяется электрический провод. Причем для соблюдения точного расстояния между стержнями и для погружения их на одинаковую глубину при попарном измерении проводимости и при измерении емкости их верхние концы могут быть соединены прочной диэлектрической перемычкой с образованием П-образной конструкции.
Claims (6)
1. Измеритель влагосодержания почвы, содержащий электрический генератор, измеритель тока и процессор, отличающийся тем, что содержит несколько электродов, подключаемых попарно или все к одному и расположенных на разной глубине в сыпучем материале, причем процессор запрограммирован на определение влажности в каждом уровне сыпучего материала по корреляции проводимость-влажность и/или по корреляции емкость-влажность и на осуществление суммирования влажности в каждом уровне сыпучего материала.
2. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что процессор запрограммирован так, что два измерения проводятся по очереди - по корреляции проводимость-влажность и по корреляции емкость-влажность, и затем процессор запрограммирован вычислять среднеарифметическое этих двух измерений.
3. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве электродов используется стержень из нержавеющей стали, имеющий конусную выточку вблизи заостренного конца и изолированный на большей части своей длины термоусадочным материалом.
4. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что электроды располагаются попарно на небольшом расстоянии на разной глубине и попарно измеряется электрическое сопротивление между ними, то есть проводимость.
5. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что один из электродов, имеющий значительно большую площадь, закапывается глубоко в грунт и все остальные электроды измерителем по очереди соединяются с ним.
6. Измеритель по п. 1, отличающийся тем, что верхние концы электродов соединены прочной диэлектрической перемычкой с образованием П-образной конструкции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105657A RU2652144C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Измеритель влагосодержания почвы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017105657A RU2652144C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Измеритель влагосодержания почвы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2652144C1 true RU2652144C1 (ru) | 2018-04-25 |
Family
ID=62045624
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017105657A RU2652144C1 (ru) | 2017-02-20 | 2017-02-20 | Измеритель влагосодержания почвы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2652144C1 (ru) |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2461111A (en) * | 1946-08-16 | 1949-02-08 | Mack L Flinspach | Soil moisture indicator |
US3968428A (en) * | 1974-09-30 | 1976-07-06 | Minoru Numoto | Portable soil moisture tester |
US4801865A (en) * | 1988-01-19 | 1989-01-31 | California Sensor Corporation | Moisture sensor probe with at least two groups of resistive arrays |
US4929885A (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-29 | Troxler Electronic Laboratories, Inc. | Apparatus for measuring ground moisture content of soil |
FR2654834A1 (fr) * | 1989-11-17 | 1991-05-24 | Agronomique Inst Nat Rech | Sonde capacitive pour la mesure in situ de la teneur en eau d'un sol. |
US5445178A (en) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Feuer; Lenny | Soil moisture sensor |
US5621669A (en) * | 1990-07-27 | 1997-04-15 | Bjornsson; Eyjolf S. | Moisture sensor probe and control mechanism |
NZ328458A (en) * | 1997-07-29 | 1998-11-25 | Nz Forest Research Inst Ltd | Moisture content meter with elongate metal electrodes for use in kiln drying stacked wooden elements |
US20050127925A1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-16 | Staples Peter E. | Moisture sensor |
CA2567587A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-04-24 | Dimo's Tool & Die Ltd. | Crop moisture data conversion tool |
WO2009117784A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Cotton Catchment Communities Crc | System, apparatus and method for measuring soil moisture content |
KR101011952B1 (ko) * | 2008-11-10 | 2011-02-09 | 대한민국 | 토양 전기전도도 측정기 및 이를 이용한 토양 전기전도도 측정 방법 |
RU134656U1 (ru) * | 2013-07-23 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный аграрный университет (ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ) | Устройство контроля влажности почвы |
-
2017
- 2017-02-20 RU RU2017105657A patent/RU2652144C1/ru active
Patent Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2461111A (en) * | 1946-08-16 | 1949-02-08 | Mack L Flinspach | Soil moisture indicator |
US3968428A (en) * | 1974-09-30 | 1976-07-06 | Minoru Numoto | Portable soil moisture tester |
US4801865A (en) * | 1988-01-19 | 1989-01-31 | California Sensor Corporation | Moisture sensor probe with at least two groups of resistive arrays |
US4929885A (en) * | 1988-11-08 | 1990-05-29 | Troxler Electronic Laboratories, Inc. | Apparatus for measuring ground moisture content of soil |
FR2654834A1 (fr) * | 1989-11-17 | 1991-05-24 | Agronomique Inst Nat Rech | Sonde capacitive pour la mesure in situ de la teneur en eau d'un sol. |
US5621669A (en) * | 1990-07-27 | 1997-04-15 | Bjornsson; Eyjolf S. | Moisture sensor probe and control mechanism |
US5445178A (en) * | 1994-02-18 | 1995-08-29 | Feuer; Lenny | Soil moisture sensor |
NZ328458A (en) * | 1997-07-29 | 1998-11-25 | Nz Forest Research Inst Ltd | Moisture content meter with elongate metal electrodes for use in kiln drying stacked wooden elements |
US20050127925A1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-06-16 | Staples Peter E. | Moisture sensor |
CA2567587A1 (en) * | 2006-10-24 | 2008-04-24 | Dimo's Tool & Die Ltd. | Crop moisture data conversion tool |
WO2009117784A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-01 | Cotton Catchment Communities Crc | System, apparatus and method for measuring soil moisture content |
KR101011952B1 (ko) * | 2008-11-10 | 2011-02-09 | 대한민국 | 토양 전기전도도 측정기 및 이를 이용한 토양 전기전도도 측정 방법 |
RU134656U1 (ru) * | 2013-07-23 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Волгоградский государственный аграрный университет (ФГБОУ ВПО Волгоградский ГАУ) | Устройство контроля влажности почвы |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Верхало Ю. Н. Твой друг электроника. М.: Энергия, 1969 (стр. 14, фиг. 9). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101431190B1 (ko) | 토층 내 수분변화 측정장치 및 이를 이용한 수분변화 측정방법 | |
Aubrecht et al. | Electrical measurement of the absorption surfaces of tree roots by the earth impedance method: 1. Theory | |
BRPI0614372B1 (pt) | método e sistema para medir as variações de resistividade na terra | |
Rajkai et al. | Electrical capacitance of roots in relation to plant electrodes, measuring frequency and root media | |
Hauck et al. | Application of capacitively‐coupled and DC electrical resistivity imaging for mountain permafrost studies | |
Paglis | Application of electrical resistivity tomography for detecting root biomass in coffee trees | |
CN103643937B (zh) | 测量地层岩石电容率和电阻率双侧向测井方法和仪器 | |
Vanderborght et al. | Geophysical methods for field‐scale imaging of root zone properties and processes | |
RU2012132301A (ru) | Прибор для каротажных измерений микросопротивления анизотропной среды с применением монополярного инжектирующего токового электрода | |
KR101011952B1 (ko) | 토양 전기전도도 측정기 및 이를 이용한 토양 전기전도도 측정 방법 | |
RU2652144C1 (ru) | Измеритель влагосодержания почвы | |
RU2518447C1 (ru) | Способ определения поражения горной долины лавинообразным потоком | |
Oyubu | Soil resistivity and soil PH profile investigation: a case study of Delta state university faculty of engineering complex | |
Sundaravaradan et al. | How is earthing done? | |
Bentley | Electrical resistivity measurements on the Ross Ice Shelf | |
Mousa et al. | Experimental investigation of high frequency and transient performance of earth rod systems | |
JP2004177124A (ja) | コンクリート内部の鉄筋腐食計測方法 | |
SU54417A1 (ru) | Прибор дл исследовани электрических свойств почв, грунтов и тому подобных материалов | |
Toll et al. | New devices for water content measurement | |
RU2018147150A (ru) | Способ электрического мониторинга характеристик пласт-коллектора при разработке залежей нефти с использованием закачки пара | |
FR2973886B1 (fr) | Procede et moyens pour determiner le chemin d'une fuite dans une portion d'une paroi ancree dans un sol | |
SU16562A1 (ru) | Устройство дл наблюдени за уровнем воды в резервуарах и бассейнах | |
Harid et al. | Impulse characterization of ground electrodes | |
RU175972U1 (ru) | Электрод для высокочастотной геофизической электроразведки | |
JP2002071608A (ja) | 植物の根の評価方法 |