SU899753A1 - Sensor for determining hydro-physical properties of soils - Google Patents

Sensor for determining hydro-physical properties of soils Download PDF

Info

Publication number
SU899753A1
SU899753A1 SU792829960A SU2829960A SU899753A1 SU 899753 A1 SU899753 A1 SU 899753A1 SU 792829960 A SU792829960 A SU 792829960A SU 2829960 A SU2829960 A SU 2829960A SU 899753 A1 SU899753 A1 SU 899753A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrodes
soil
sensor
readings
strain
Prior art date
Application number
SU792829960A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эмануил Ихилович Бланк
Original Assignee
Московский гидромелиоративный институт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский гидромелиоративный институт filed Critical Московский гидромелиоративный институт
Priority to SU792829960A priority Critical patent/SU899753A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU899753A1 publication Critical patent/SU899753A1/en

Links

Description

(54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ(54) SENSOR FOR DETERMINATION OF HYDROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF SOILS

1one

Изобретение относитс  к технической физике и может быть использовано в сельском хоз йстве и строительстве.This invention relates to technical physics and can be used in agriculture and construction.

Известен датчик дл  определени  гидрофизических характеристик грунтов, включающий гипсовый экран с заполнителем с помещенными в него электродами, которые электрическими проводами соединены с измерительным прибором.A sensor is known for determining the hydrophysical characteristics of soils, including a gypsum screen with a filler with electrodes placed in it, which are connected by electrical wires to a measuring device.

В качестве заполнител  используют ионообменные смолы, например, КУ-2, АН-2Ф, насыщенные ионами 1.Ion exchange resins, for example, KU-2, AN-2F, saturated with ions 1, are used as a filler.

Недоста1тком этого датчика  вл етс  ограниченный диапазон исследовани  и кратковременный характер их применени .The disadvantage of this sensor is the limited range of research and the short-term nature of their use.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  датчик дл  определени  гидрофизических характеристик грунтов, включающий пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкосРью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управлени  2.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed is a sensor for determining the hydrophysical characteristics of soils, including a porous tip connected to it by means of a strain gage tube filled with liquid, a measuring system and a control unit 2.

Недостатком этого датчика  вл етс  низка  точность исследовани  и ограниченный диапазон применени  по грунтовым услови м.The disadvantage of this sensor is the low accuracy of the study and the limited range of application for ground conditions.

Цель изобретени  - повыщение точности и диапазона исследовани .The purpose of the invention is to increase the accuracy and range of the study.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном датчике дл  определени  гидрофизических характеристик грунтов, включающем пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управлени . Пористый наконечник выполнен составным из внутренних иThis goal is achieved by the fact that in a known sensor for determining the hydrophysical characteristics of soils, including a porous tip connected to it by means of a strain gauge tube filled with liquid, a measuring system and a control unit. The porous tip is made of a composite of internal and

10 внешних секций, разделенных между собой водонепроницаемой перегородкой и полупроницаемой мембраной и снабжен дополнительной тензометрической трубой с жидкостью , св занной с измерительной системой, и парными электродами, размещенными во10 external sections separated by a waterproof partition and a semipermeable membrane and provided with an additional strain gauge tube with liquid connected to the measuring system and paired electrodes placed in

15 внещней и внутренней секци х, расположенных с одной стороны наконечника и св занными с блоком управлени , причем измерительное приспособление снабжено рычажной системой с запорными крыщками, взаимодействующими с торцами тензометрических15 external and internal sections located on one side of the tip and connected with the control unit, the measuring device being equipped with a lever system with shut-off flaps that interact with the end faces of strain gauges

Claims (2)

трубок, кажда  из которых установлена соответственно во внещней и внутренней секци х, расположенных с другой стороны наконечника, при этом парные электроды внешней секции наконечника оснащены парными электродами. На чертеже изображен предлагаемый датчик. Датчик включает пористый наконечник 1, разделенный на внутренние секции 2 и 3. и внешние секции 4 и 5 водонепроницаемой перегородкой 6 и полунепроницаемой мембраной 7, например, из осадочной пленки. В секци х 2 -и 4 установлены парные электроды 8, 9 и 10, св занные проводами И с блоком 12 управлени , а в секци х 3 и 5 установлены тензометрические трубы 13 и 14 соединенные с измерительной системой 15, оборудованного мембраной 16, ползунком 7, реостатом 18, запирающими крышками 19 и 20, св занные двуплечим рычагом 21 на опоре 22. Измерительна  система 14 св зана проводами 23 с блоком управлени . Датчик работает следующим образом. Датчик погружают в грунт. С электродов 8, 9 и 10 снимают показани  электропроводности соответственно внутренней секции 2, внешней секции 3 пористого наконечника и грунта. Причем, вследствие наличи  полунепроницаемой мембраны 8, обладающей свойствами осмотической решетки, концентрации солей во внутренней части пористого наконечника 1 равна нулю, а в его внешней части вследствие диффузии ионов, равна концентрации растворенных солей грунта. По величине разницы показаний электропроводности с электродов 8 и 10 определ етс  концентраци  растворенных солей грунта. Кроме того, величина разницы показаний с этих электродов  вл етс  поправкой от вли ни  солей на показани  с электродов 9 в грунте, с учетом которой измер етс  его влажность. Таким образом, с измерительной аппаратуры блока 12 управлени , соединенной с электродами 8, 9 и 10, соответствующими, известным способом снимаютс  показани , характеризующие влажность грунта с учетом концентрации растворенных солей. Разница показаний электропроводности, полученных с электродов 8 и 9, обусловлена различной пористостью исследуемого грунта и наконечника, а также их различной физико-химической природой. Но так как вли ние физико-химической природы материала посто нно и легко учитываемо, а пористость наконечника 1 заданна  величина, то разница показаний с электродов 8 и 9 на соответствующей , шкале измерительной аппаратуры блока 12 управлени  определ ет данные о пористости исследуемого грунта в данной точке. Вследствие того, что температура во всех местах датчика, где замер етс  электропроводностью, одинакова, на разность показаний, полученных с электродов , вли нием температуры пренебрегают. В первом положении, когда подпружиненна  крышка 20 под действием пружины запирает тензотрубку 14, а трубка 13 открыта , разрежение от последней действует на мембрану 16, вызывает перемещение св занного с ней ползунка 17 по реостату 18, сигнал с которого по проводам 23 поступает к измерительной аппаратуре блока 9 управлени . При этом с нее снимаютс  показани  о всасывающей силе грунта вместе с силой осмотического прит жени  воды влаги .растворенными сол ми, за полупроницаемой мембраной 7. При поступлении электрического сигнала по проводам 23 из блока 12 управлени  крышка 19 соленоидного типа прит гиваетс  к тензометрической трубке 13 и соответственно через двуплечий рычаг 21 открываетс  трубка 14, котора  дает показани  о всасывающей силе грунта. Разница показаний от тензометрических трубок 13 и 14 дает информацию о вли нии засолени  на поступление влаги к растени м. Перегородка 6 преп тствует искажению показаний с электродов из-за поступлени  воды из тензотрубок. Таким образом, наличие полупроницаемой мембраны (ос.мотической решетки), трех пар электродов, наход щихс  в разных услови х , тензометрических трубок с запорными крышками, обеспечивает посто нную, более достоверную о влажности грунтов, их всасывающей силе, пористости и концентрации растворенных солей, вследствие надежности осмотической решетки, как ограждени  электродов и тензотрубки во внутренней части пористого корпуса от вли ни  концентрации растворенных солей и сопоставлени  показаний сн тых с электродов и тензотрубок. Датчик дл  определени  гидрофизических характеристик грунта по сравнению с известным не требует расхода ионов, более долговечен, дополнительно дает показани  о всасывающем давлении, о пористости грунтов и концентрации растворенных солей, более точные данные о влажности независимо от типа грунта, что имеет большое значение при разработке математических моделей прогнозировани  водного режима в грунтах, в частности, в услови х выращивани  растений способом гидропоники. Формула изобретени  1. Датчик дл  определени  гидрофизических характеристик грунтов, включающий пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управлени , отличающийс  тем, что, с целью повыщёни  точности и диапазона исследований, пористый наконечник выполнен составным из внутренних и внешних секций, разделенных между собой водонепроницаемой перегородкой и полупроницаемой мембраной и снабжен дополнительной тензометрической трубой с жидкостью, св занной с измерительной системой и парными электродами, размещенными во внешней и внутренней секци х, расположенных с одной стороны наконечника и св занными с блоком управлени , причем измерительное приспособление снабжено рычажной системой с запорными крышками, взаимодействующими с торцами тензометрических трубок, кажда  из которых установлена соответственно во внешней и внутренней секци х tubes, each of which is installed respectively in the outer and inner sections located on the other side of the tip, while the pair electrodes of the outer tip section are equipped with pair electrodes. The drawing shows the proposed sensor. The sensor includes a porous tip 1, divided into internal sections 2 and 3. and external sections 4 and 5 by a waterproof partition 6 and a semi-impermeable membrane 7, for example, from a sediment film. Sections 2, 4 and 4 have paired electrodes 8, 9, and 10 connected by wires AND to the control unit 12, and sections 3 and 5 have strain gauge pipes 13 and 14 connected to the measuring system 15, equipped with a membrane 16, a slider 7 , a rheostat 18, locking covers 19 and 20, connected by a two-arm lever 21 on support 22. Measuring system 14 is connected by wires 23 to a control unit. The sensor works as follows. The sensor is immersed in the ground. From the electrodes 8, 9 and 10, the readings of the electrical conductivity, respectively, of the inner section 2, the outer section 3 of the porous tip and the soil are taken. Moreover, due to the presence of a semi-impermeable membrane 8 with osmotic lattice properties, the salt concentration in the inner part of porous tip 1 is zero, and in its outer part due to ion diffusion, it is equal to the concentration of dissolved salts in the soil. The concentration of dissolved salts of the soil is determined from the difference in the electrical conductivity readings from electrodes 8 and 10. In addition, the magnitude of the difference in readings from these electrodes is a correction from the effect of salts on the readings from electrodes 9 in the soil, which takes into account its moisture. Thus, the measuring equipment of the control unit 12 connected to the electrodes 8, 9 and 10, corresponding to this, is recorded in a known manner, characterizing the soil moisture, taking into account the concentration of dissolved salts. The difference in the readings of electrical conductivity obtained from electrodes 8 and 9 is due to the different porosity of the soil and the probe under study, as well as their different physicochemical nature. But since the influence of the physico-chemical nature of the material is constant and easily taken into account, and the porosity of tip 1 is a predetermined value, the difference in readings from electrodes 8 and 9 on the corresponding scale of the measuring equipment of control unit 12 determines the data on the porosity of the soil being studied at this point . Due to the fact that the temperature in all places of the sensor, where the electrical conductivity is measured, is the same, on the difference in readings obtained from the electrodes, the effect of temperature is neglected. In the first position, when the spring-loaded cover 20 under the action of the spring locks the strain tube 14, and the tube 13 is open, the vacuum from the latter acts on the membrane 16, causes the slider 17 connected with it to move along the rheostat 18, the signal from which the wires 23 flow to the measuring apparatus block 9 control. At the same time, indications are drawn about the suction force of the soil, together with the strength of the osmotic attraction of water, moisture, dissolved salts, behind the semipermeable membrane 7. When an electrical signal comes through the wires 23 from the control unit 12, the solenoid-type cover 19 attracts the strain gauge tube 13 and accordingly, through the double-arm lever 21, the tube 14 opens, which gives indications of the suction force of the soil. The difference in readings from strain gauge tubes 13 and 14 provides information on the effect of salinity on the ingress of moisture to plants. Partition 6 prevents the meter from being distorted from the electrodes due to the ingress of water from the strain tubes. Thus, the presence of a semipermeable membrane (os.motic lattice), three pairs of electrodes in different conditions, strain gage tubes with closures, provides a constant, more reliable about the soil moisture, their suction force, porosity and concentration of dissolved salts, due to the reliability of the osmotic lattice, such as the enclosures of the electrodes and the strain tube in the inner part of the porous body, from the effect of the concentration of dissolved salts and the comparison of readings taken from the electrodes and strain tubes. The sensor for determining the hydrophysical characteristics of the soil as compared to the known does not require the consumption of ions, is more durable, additionally gives indications of the suction pressure, the porosity of the soils and the concentration of dissolved salts, more accurate moisture data, regardless of the type of soil, which is of great importance when developing mathematical models of water regime prediction in soils, in particular, in growing conditions of plants using hydroponics. Claim 1. Sensor for determining the hydrophysical characteristics of soils, comprising a porous tip connected to it by means of a strain-gauge tube filled with liquid, a measuring system and a control unit, characterized in that, in order to increase the accuracy and range of studies, the porous tip is made of internal and external sections separated by a waterproof partition and a semipermeable membrane and provided with an additional strain gauge tube with liquid with a measuring system and paired electrodes located in the outer and inner sections located on one side of the handpiece and connected to the control unit, the measuring device is equipped with a lever system with shut-off covers that interact with the ends of the strain gauge tubes, each of which is installed respectively in external and internal sections расположенных с другой стороны наконечника- .located on the other side of the tip-. 2. Датчик по п. 1, отличающийс  тем, что парные электроды внешней секции наконечника оснащены наружными парными электродами.2. The sensor according to claim 1, characterized in that the pair electrodes of the outer tip section are equipped with outer pair electrodes. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Авторское свидетельство СССР № 195707, кл. G 01 N 27/40, 1967.1. USSR author's certificate number 195707, cl. G 01 N 27/40, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР2. USSR author's certificate № 553563, кл. G 01 N 1/11, 1977 (прототип).No. 553563, cl. G 01 N 1/11, 1977 (prototype).
SU792829960A 1979-10-15 1979-10-15 Sensor for determining hydro-physical properties of soils SU899753A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792829960A SU899753A1 (en) 1979-10-15 1979-10-15 Sensor for determining hydro-physical properties of soils

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792829960A SU899753A1 (en) 1979-10-15 1979-10-15 Sensor for determining hydro-physical properties of soils

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU899753A1 true SU899753A1 (en) 1982-01-23

Family

ID=20855043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792829960A SU899753A1 (en) 1979-10-15 1979-10-15 Sensor for determining hydro-physical properties of soils

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU899753A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2322980A1 (en) * 2007-01-24 2009-07-02 Universidad De Castilla-La Mancha (Uclm) Electronic system for the automatic command of agricultural irrigation. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2322980A1 (en) * 2007-01-24 2009-07-02 Universidad De Castilla-La Mancha (Uclm) Electronic system for the automatic command of agricultural irrigation. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Marthaler et al. A pressure transducer for field tensiometers
Rhoades et al. Solute content
Rhoades et al. Soil salinity assessment: Methods and interpretation of electrical conductivity measurements
US4307609A (en) Liquid density meter
NO324587B1 (en) Electric field sensor for marine environment
SU899753A1 (en) Sensor for determining hydro-physical properties of soils
Rhoades et al. Establishing soil electrical conductivity-salinity calibrations using four-electrode cells containing undisturbed soil cores
Cope et al. Measuring soil moisture.
Zirino Measurement of the apparent pH of seawater with a combination microelectrode 1
Rouse et al. A test of the potential accuracy of the water-budget approach to estimating evapotranspiration
Giesel et al. Water flow calculations by means of gamma absorption and tensiometer field measurements in the unsaturated soil profile
Halvorson et al. Soil Salinity—Four‐electrode Conductivity Relationships for Soils of the Northern Great Plains
US3103117A (en) Tensiometer
CA1070517A (en) Method and device for determining the pore water pressure in a soil
Arkin et al. A method for measuring first‐stage soil water evaporation in the field
Ingvalson et al. Measurement of water potential and osmotic potential in soil with a combined thermocouple psychrometer and salinity sensor
SU779871A1 (en) Soil moisture-content sensor
De Jong et al. Construction and calibration of a rapidly responding pH mini-electrode: Application to intertidal sediments.
JP2515922B2 (en) Water depth position and potential measuring device for underwater metal structures
SU855466A1 (en) Moisture pickup
SU672564A1 (en) Method of sampling porous solutions from soil
SU763760A1 (en) Method for measuring moisture content capillary porous materials
Malkus A recording bathypitotmeter
PURI A Sensitive Hydrometer for Estimating Total Solids in Irrigation Waters and Soil Extracts
Fofonoff Precision of Oceanographic Data for Sound‐Speed Calculations