一種土壤水分測定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及水分測量裝置，特別涉及一種土壤水分測定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤水分是植物吸收水分的主要來源（水培植物除外）。土壤水分的主要來源是 降水和灌溉水，參與巖石圈一生物圈一大氣圈一水圈的水分大循環(huán)。
[0003] 水分是天然土壤的一個(gè)重要組成部分，它不僅影響到土壤的物理性質(zhì)，制約著土 壤中養(yǎng)分的溶解、轉(zhuǎn)移和微生物的活動，而且是構(gòu)成土壤肥力的一個(gè)重要因素，更是一切植 物賴以生存的基木條件。因此測定土壤含水量，對實(shí)施精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，節(jié)水灌溉，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 效率有重要的意義。
[0004] 目前測定土壤水分的方法歸納起來有兩大類，一類是變動位置取樣測定（烘干稱 重法等），另一類是原位取樣測定（如中子法、Y射線法、時(shí)域反射儀法、頻域發(fā)射儀法、傳感 器法等）。
[0005] 不同的方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，烘干稱重法原理簡單，精度高，但其操作煩瑣，又不能在 田間實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測；中子法和Y射線法雖可在室外快速準(zhǔn)確監(jiān)測，但是存在放射性物質(zhì)危 害人體健康；時(shí)域反射儀法和頻域發(fā)射儀法價(jià)格比較昂貴；而傳感器法安全可靠、測定土 壤水分快速直讀，具有不必采上樣，不破壞土壤結(jié)構(gòu)，可連續(xù)監(jiān)測并輸出電信號，十分適合 于監(jiān)測田間土壤水分動態(tài)分布和變化情況，便于長期的觀測和積累田間水勢資料等，因此 被廣泛應(yīng)用在田間監(jiān)測土壤水分上。
[0006] 中國專利《一種用于測定土壤水分的改進(jìn)裝置》（CN200620168653. 1)是在已有的 測量土壤水分的TRME EZ/EZC、TRME IT/ITC型土壤水分儀基礎(chǔ)上，匹配一種連接TRME EZ/EZC、TRME IT/ITC型土壤水分儀探頭的延長管套、一種經(jīng)改進(jìn)過的打孔器和不同長度 的PVC管，所述打孔器包括打孔器探頭、安裝于打孔器探頭一端的不銹鋼管，不銹鋼管上套 裝有定位塞，安裝于打孔器另一端的打孔器探針上套裝有滑動閥。該實(shí)用新型雖然能通過 埋設(shè)PVC管可以長期定點(diǎn)測量不同深度的土壤含水量，但由于其檢測和分析系統(tǒng)都是采用 TRME EZ/EZC、TRME IT/ITC型土壤水分儀，因此，存在著造價(jià)高，不易操作等缺點(diǎn)。
[0007] 中國專利《一種土壤水分速測裝置》（CN201120133105. 6)公開了一種土壤水分速 測裝置，包括數(shù)據(jù)控制中心模塊以及與數(shù)據(jù)控制中心模塊相連接的土壤水分傳感器、通信 模塊和顯示器，所述數(shù)據(jù)控制中心模塊通過集成電路連接有GPS集成模塊。該裝置設(shè)置專 門的JAVA接口以運(yùn)用于計(jì)算機(jī)設(shè)施控制系統(tǒng)，可以進(jìn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)灌溉，但由于采用 TDR 土壤水分傳感器，存在著造價(jià)高、不易操作、不能定點(diǎn)定位連續(xù)測定土壤水分的運(yùn)行。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種土壤水分測定裝置，該測量裝置不僅具有準(zhǔn)確度 高，測量速度快，顯示直觀，使用簡單，價(jià)格低廉，操作方便的特點(diǎn)，而且可以定點(diǎn)定位連續(xù) 測定土壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的縱橫變化。
[0009] 本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路是：根據(jù)土壤水吸力的大小與土壤水分含量的關(guān)系，即土 壤含水量越小，吸力越大，上壤含水量越大，吸力越小的原理，設(shè)計(jì)出土壤水吸力探頭，將水 吸力探頭的壓力變化輸入到壓阻傳感器，壓阻傳感器將壓力變化轉(zhuǎn)化成電信號輸入單片 機(jī)，經(jīng)過單片機(jī)的轉(zhuǎn)化，將最終結(jié)果顯示在顯示裝置上。
[0010] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種土壤水分測定裝置，包括探頭、傳感器和顯示裝 置，其特征在于：所述探頭包括集氣管、集水管、陶土頭和橡皮塞；所述集氣管位于集水管 上部，兩者聯(lián)通，集氣管上部有注水口，橡皮塞插于注水口內(nèi)，集水管下部連接有陶土頭；所 述傳感器為固態(tài)壓阻傳感器，連接于集氣管；所述顯示裝置通過單片機(jī)與固態(tài)壓阻傳感器 連接。
[0011] 進(jìn)一步地，所述集氣管與集水管的長度比為1:3。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的探頭外部有保護(hù)性套。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的集水管為塑料管。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0015] (1)設(shè)計(jì)了包括集氣管、集水管、陶土頭和橡皮塞的探頭，該探頭具有結(jié)構(gòu)簡單，使 用方便，靈敏度較高等優(yōu)點(diǎn)，可以定點(diǎn)定位連續(xù)測定上壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的 縱橫變化；
[0016] (2)將固態(tài)壓阻傳感器與集氣管連接，具有準(zhǔn)確度高，測量速度快，價(jià)格低廉，操作 方便的特點(diǎn)；
[0017] 綜上所述，該測量裝置不僅具有準(zhǔn)確度高，測量速度快，顯示直觀，使用簡單，價(jià)格 低廉，操作方便的特點(diǎn)，而且可以定點(diǎn)定位連續(xù)測定土壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的 縱橫變化。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型原理方框示意圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖3為本實(shí)用新型探頭結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖4為本實(shí)用新型固態(tài)壓阻傳感器電路圖。
[0022] 圖中：1、探頭；2、傳感器；3、顯示裝置；4、集氣管；5、集水管；6、陶土頭；7、橡皮 塞；8、注水口；9、固態(tài)壓阻傳感器；10、保護(hù)性外套。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。
[0024] 實(shí)施例一：
[0025] 如附圖1、附圖2和附圖3所示：一種土壤水分測定裝置，包括探頭1、傳感器2和 顯示裝置3,其特征在于：所述探頭1包括集氣管4、集水管5、陶土頭6、橡皮塞7和保護(hù)性 外套10 ;所述集氣管4位于集水管5上部，集氣管4與集水管5的長度比為1:3,兩者聯(lián)通； 集氣管上部為注水口 8,橡皮塞7插于注水口 8內(nèi)，集水管5下部連接有陶土頭6,集水管5 為塑料管；所述傳感器2為固態(tài)壓阻傳感器9,連接于集氣管4 ;所述顯示裝置3通過單片機(jī) 與固態(tài)壓阻傳感器8連接。
[0026] 本實(shí)用新型的工作過程為：探頭1的集氣管4上有注水口 8,使用時(shí)打開橡皮塞7， 注滿水后再塞緊，當(dāng)管中氣體排出后，將陶土頭6埋入土中。陶土頭6是儀器的感應(yīng)部件，具 有許多微小的孔隙，陶土頭被水浸潤后，在孔隙中形成一層水膜，當(dāng)充滿水且密封的土壤水 分傳感器插入水分不飽和的上壤時(shí)，水膜就與土壤水連接起來，使儀器內(nèi)部的水產(chǎn)生負(fù)壓， 此負(fù)壓作用于固態(tài)壓阻傳感器9,壓阻傳感器將負(fù)壓轉(zhuǎn)換成電信號，從而可獲得0 - IOOkPa 范圍內(nèi)任意點(diǎn)土壤吸力的電信號，并且二者有良好的線性關(guān)系；電信號經(jīng)過單片機(jī)的轉(zhuǎn)化， 將最終結(jié)果顯示在顯示裝置3上。
[0027] 結(jié)果分析：采用烘干稱重法制備含水量為9%、12%、15%、18%、21 %、24%、 27%、30%、33%的土樣若干組，用本實(shí)用新型測定裝置和烘干稱重法測量土壤含水量，進(jìn) 行對比，結(jié)果如表1所示：
[0028] 從測量結(jié)果可看出，用本實(shí)用新型測定裝置與烘干稱重法測量值的差值率均在 5%以內(nèi)，說明本實(shí)用新型測定裝置準(zhǔn)確度是比較高的。特別是利用本實(shí)用新型測定裝置 測量上壤含水量速度快（測量一次僅需幾秒鐘），數(shù)值顯示直觀，使用簡單，體積小、便于攜 帶，可隨時(shí)測量含水量的情況，很適合在田間、溫室大棚、草坪等場合使用。
[0029] 表1不同測量方式比較表
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種±壤水分測定裝置，包括探頭（1)、傳感器（2)和顯示裝置（3)，其特征在于；所 述探頭（1)包括集氣管（4)、集水管巧）、陶±頭（6)和橡皮塞（7);所述集氣管（4)位于集 水管（5)上部，兩者聯(lián)通，集氣管上部為注水口巧），橡皮塞（7)插于注水口（8)內(nèi)，集水管 妨下部連接有陶±頭做；所述傳感器似為固態(tài)壓阻傳感器巧），連接于集氣管（4);所 述顯示裝置（3)通過單片機(jī)與固態(tài)壓阻傳感器（9)連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種±壤水分測定裝置，其特征在于：所述集氣管（4)與集水 管妨的長度比為1:3。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種±壤水分測定裝置，其特征在于：所述的探頭（1)外部有 保護(hù)性套（10)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種±壤水分測定裝置，其特征在于；所述的集水管（5)為塑 料管。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種土壤水分測定裝置，包括探頭、傳感器和顯示裝置，其特征在于：所述探頭包括集氣管、集水管、陶土頭和橡皮塞；所述集氣管位于集水管上部，兩者聯(lián)通，集氣管上部有注水口，橡皮塞插于注水口內(nèi)，集水管下部連接有陶土頭；所述傳感器為固態(tài)壓阻傳感器，連接于集氣管；所述顯示裝置通過單片機(jī)與固態(tài)壓阻傳感器連接。該測量裝置不僅具有準(zhǔn)確度高，測量速度快，顯示直觀，使用簡單，價(jià)格低廉，操作方便的特點(diǎn)，而且可以定點(diǎn)定位連續(xù)測定土壤水分的運(yùn)行，及時(shí)反映土壤水分的縱橫變化。
【IPC分類】G01N33-24
【公開號】CN204374200
【申請?zhí)枴緾N201520072787
【發(fā)明人】武利玉, 蘇德榮, 田媛, 孫玉泉, 蘇世平, 王馨梅
【申請人】甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月2日