CN107132146B - 四通道蒸渗仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及四通道蒸渗仪，其特征在于：包括四个单通道蒸渗仪和具有显示功能的单片机，每个单通道蒸渗仪包括柱形容器、支撑于柱形容器底部的三角形支座组件、设于柱形容器底部的渗漏装置和称重传感器，三角形支座组件由三角形下支架、与柱形容器底部连接固定的三角形上支架、连接于三角形上、下支架的弹簧柱组成，三角形下支架的上表面设有用于安装称重传感器的可升降立柱，称重传感器被夹持于柱形容器底部和可升降立柱顶面之间，柱形容器的容器壁由上至下设有多个传感器安装孔，渗漏装置的出液口连接渗漏称重仪。其维修方便，成本低，测量数据精准度高，观测直观，可以同时观察四种不同测量的结果，便于对数据进行全面分析。

Description

四通道蒸渗仪

技术领域

本发明涉及一种四通道蒸渗仪，适用于水利、气象、水文、农业、畜牧业等领域中使用的蒸渗仪。

背景技术

蒸渗仪是一项重要的土壤生态监测仪器，是通过对原位土壤-植物柱体系统的精确监测和分析土柱重量、土壤水分，以研究土壤碳氮水循环，包括水分平衡、物质平衡、水分运移、溶质运移、蒸腾蒸散等土壤生态状况，适合农田、草原、森林、河流湿地、沼泽、根窖、建筑基础等生态系统的长期监测，广泛应用于农学、林学、环保、气象、水文、水利等研究领域。

目前,常用的蒸渗仪存在如下问题：1、采用单通道结构，精度低，一般精度在500克，维修困难，资料处理复杂,不直观,不利于数据分析和观察，在使用过程中无数据对比和参考，不能测量出同一时间和相同环境下的对比数据，影响了其推广和使用效果；2、受结构限制，蒸渗仪柱形容器下方的称重传感器拆装比较麻烦，维护难度大，维护成本大；3、蒸渗仪盛装原状土的钢桶隔离了农田土壤水系循环，作物生长耗水量及土壤水份蒸发，使蒸渗仪钢桶内土壤的水分不断的减少，与桶外部土壤的水分形成差异，从而导致数据误差较大。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种克服现有技术存在的上述问题的维修方便、成本低、测量数据精准度高的四通道蒸渗仪，处理数据简单，观测直观，同时可以观察四种不同测量的结果，便于对土壤数据、降水数据、蒸散数据、土壤化学分析取样和农作物产量等数据进行全面分析。

本发明的技术方案是：

一种四通道蒸渗仪，其特征在于：包括四个单通道蒸渗仪和具有显示功能的单片机，每个单通道蒸渗仪包括柱形容器、支撑于柱形容器底部的三角形支座组件、设于柱形容器底部的渗漏装置和称重传感器，所述三角形支座组件由三角形下支架、与柱形容器底部连接固定的三角形上支架、连接于三角形上、下支架的弹簧柱组成，所述三角形下支架的上表面设有用于安装称重传感器的可升降立柱，所述称重传感器被夹持于柱形容器底部和可升降立柱顶面之间，所述柱形容器的容器壁由上至下设有多个传感器安装孔，所述渗漏装置的出液口连接渗漏称重仪。

上述的四通道蒸渗仪，所述柱形容器内通过传感器安装孔插入土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种，所述土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种的信号输出端与单片机的信号输入端相连。

上述的四通道蒸渗仪，四个单通道蒸渗仪呈矩形排布于待检测区域。

上述的四通道蒸渗仪，每个单通道蒸渗仪的称重传感器的数量为三个，在柱形容器底部均匀排布，以提高检测精度。

上述的四通道蒸渗仪，四个单通道蒸渗仪的称重传感器通过四通道24位A/D转换器与单片机的信号输入端相连，四个单通道蒸渗仪的渗漏称重仪的信号输出端与单片机的信号输入端相连。

上述的四通道蒸渗仪，所述单片机的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机。

上述的四通道蒸渗仪，所述可升降立柱由固定于三角形下支架上的空心底座、插入空心底座顶部的伸缩柱及锁紧件组成。

上述的四通道蒸渗仪，另设地下水自动无接触补水系统，所述地下水自动无接触补水系统包括水箱、设于水箱上的进水开关、出水电磁阀、与出水电磁阀出口管路连接的小型雨量计数器、设于小型雨量计数器下方的漏斗、设于柱形容器内的与漏斗底部连通的渗漏管、设于渗漏装置的出液口处的雨量自计传感器、基于FDR的蒸渗仪内外水分对比系统、与蒸渗仪内外水分对比系统、出水电磁阀、小型雨量计数器和雨量自计传感器相连的自动补水控制系统。实现对蒸渗仪中部、底部进行自动补水，使蒸渗仪内部的水分和外部土壤水分保持一致，大大降低实验数据误差，可以分层补水分层渗漏，补水时的渗漏量通过雨量自计传感器进行渗漏计量。

上述的四通道蒸渗仪，所述自动补水控制系统的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机。

本发明的有益效果是：

1、采用弹簧柱支撑柱形容器，同时可升降立柱可升降调整，三角上、下支架和弹簧柱相互配合，当维修称重传感器时弹簧柱支撑柱状容器，可升降立柱利用升降功能把称重传感器降下，可以方便的拆卸下称重传感器，从而在维护时降低了维护成本和维护难度，提高了工作效率。

2、四通道蒸渗仪的四个单通道蒸渗仪可组合使用，也可以单独使用，组合使用时，测量数据精准度高，大型蒸渗仪的精度可达到10克，中小型蒸渗仪的精度可达2克，通过观察四种不同测量的结果，便于对土壤数据、降水数据、蒸散数据、土壤化学分析取样和农作物产量等数据进行全面分析。

3、单片机不仅能采集到称重传感器和渗漏装置的信号，还能采集所需检测项目的信号，如土壤热通量、土壤水势、土壤湿度，土壤温度，土壤盐分，并可以将检测项目和数据显示出来，便于观察和数据分析。

附图说明

图1是本发明的单通道蒸渗仪的结构示意图(对应实施例1)；

图2是图1中柱形容器的纵向剖面图；

图3是图1中三角形下支架的结构示意图；

图4是本发明的四个单通道蒸渗仪的排布示意图；

图5是本发明的原理框图(对应实施例1)；

图6是本发明的设置了地下水自动无接触补水系统的结构示意图(对应实施例2)；

图7是本发明的原理框图(对应实施例2)。

图中：1.柱形容器、2.传感器安装孔、3.三角形上支架、4.弹簧柱、5.三角形下支架、6.渗漏装置、7.可升降立柱、8.称重传感器、9.地下室、10.自动补水控制系统、11.进水开关、12.水箱、13.出水电磁阀、14.小型雨量计数器、15.漏斗、16.渗漏管、17.雨量自计传感器、18.基于FDR的蒸渗仪内外水分对比系统。

具体实施方式

如图1-图5所示，该四通道蒸渗仪，包括四个单通道蒸渗仪和具有显示功能的单片机。每个单通道蒸渗仪包括柱形容器1、支撑于柱形容器1底部的三角形支座组件、设于柱形容器1底部的渗漏装置6和称重传感器8。所述三角形支座组件由三角形下支架5、与柱形容器1底部连接固定的三角形上支架3、连接于三角形上、下支架3、5的弹簧柱4组成。所述三角形下支架5的上表面设有用于安装称重传感器8的可升降立柱7，所述称重传感器8被夹持于柱形容器1底部和可升降立柱7顶面之间，四个单通道蒸渗仪的称重传感器8通过四通道24位A/D转换器与单片机的信号输入端相连。所述柱形容器1的容器壁由上至下设有多个传感器安装孔2，所述柱形容器1内通过传感器安装孔2插入土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种，所述土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种的信号输出端与单片机的信号输入端相连。所述渗漏装置6的出液口连接渗漏称重仪，四个单通道蒸渗仪的渗漏称重仪的信号输出端与单片机的信号输入端相连。所述单片机的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机。

本实施例中，四个单通道蒸渗仪呈矩形排布于待检测区域。每个单通道蒸渗仪的称重传感器8的数量为三个，在柱形容器1底部均匀排布，以提高检测精度。所述可升降立柱7由固定于三角形下支架5上的空心底座、插入空心底座顶部的伸缩柱及锁紧件组成。

使用时，四个单通道蒸渗仪(1#、2#、3#、4#)安装在一个正方形的地下室9内，柱形容器1的口与地面平齐，将土样放在柱形容器1内，将检测项目所需的传感器(土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器)插入到传感器安装孔2中，并与单片机相连，测量结果在单片机的液晶显示屏上显示；单片机设置在地面的防护箱内，四个单通道蒸渗仪的称重传感器8实时称重，并通过四通道24位A/D转换器与单片机相连，并将数据传输到单片机上并通过液晶显示屏显示；渗漏称重仪直接称出渗漏量，并把结果上传单片机；单片机把数据传输给电脑上位机，并对数据进行计算分析。土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器可安装在距柱形容器1顶部0.4米、0.6米、0.8米处，也可根据客户要求安装在不同深度。

实施例2

如图6、图7所示，该四通道蒸渗仪，另设有地下水自动无接触补水系统，所述地下水自动无接触补水系统包括水箱12、设于水箱12上的进水开关11、出水电磁阀13、与出水电磁阀13出口管路连接的小型雨量计数器14、设于小型雨量计数器14下方的漏斗15、设于柱形容器1内的与漏斗15底部连通的渗漏管16、设于渗漏装置6的出液口处的雨量自计传感器17、基于FDR的蒸渗仪内外水分对比系统18、与蒸渗仪内外水分对比系统18、出水电磁阀13、小型雨量计数器14、雨量自计传感器17相连的自动补水控制系统10。实现对蒸渗仪中部、底部进行自动补水，使蒸渗仪内部的水分和外部土壤水分保持一致，大大降低实验数据误差。所述自动补水控制系统10的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机，实现上位机全面监控。

当基于FDR的蒸渗仪内外水分对比系统18测得蒸渗仪的柱形容器1内中、底部和外部同一深度的土壤水分出现差异时，通过自动补水控制系统10的单片机进行计算分析后，自动打开出水电磁阀13，使水流入小型雨量计数器14，通过小型雨量计数器14再流入漏斗15，然后通过渗漏管16流入蒸渗仪的柱形容器1内，小型雨量计数器14记录的流入水量反馈给自动补水控制系统10的单片机，单片机进行运算对比，当水量达到要求量时，单片机发出停止指令，关闭出水电磁阀13，补水结束。每台蒸渗仪根据蒸渗仪大小，可以分层次做2-4层自动补水系统。补水时的渗漏量通过雨量自计传感器17进行渗漏计量。其他同实施例1。

Claims (7)

1.一种四通道蒸渗仪，其特征在于：包括四个单通道蒸渗仪和具有显示功能的单片机，每个单通道蒸渗仪包括柱形容器、支撑于柱形容器底部的三角形支座组件、设于柱形容器底部的渗漏装置和称重传感器，所述三角形支座组件由三角形下支架、与柱形容器底部连接固定的三角形上支架、连接于三角形上、下支架的弹簧柱组成，所述三角形下支架的上表面设有用于安装称重传感器的可升降立柱，所述称重传感器被夹持于柱形容器底部和可升降立柱顶面之间，所述柱形容器的容器壁由上至下设有多个传感器安装孔，所述渗漏装置的出液口连接渗漏称重仪；所述柱形容器内通过传感器安装孔插入土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种，所述土壤热通量传感器、土壤水势传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器、土壤盐分传感器中的一种或多种的信号输出端与单片机的信号输入端相连；另设地下水自动无接触补水系统，所述地下水自动无接触补水系统包括水箱、设于水箱上的进水开关、出水电磁阀、与出水电磁阀出口管路连接的小型雨量计数器、设于小型雨量计数器下方的漏斗、设于柱形容器内的与漏斗底部连通的渗漏管、设于渗漏装置的出液口处的雨量自计传感器、基于FDR的蒸渗仪内外水分对比系统、与蒸渗仪内外水分对比系统、出水电磁阀、小型雨量计数器和雨量自计传感器相连的自动补水控制系统。

2.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：四个单通道蒸渗仪呈矩形排布于待检测区域。

3.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：每个单通道蒸渗仪的称重传感器的数量为三个，在柱形容器底部均匀排布。

4.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：四个单通道蒸渗仪的称重传感器通过四通道24位A/D转换器与单片机的信号输入端相连，四个单通道蒸渗仪的渗漏称重仪的信号输出端与单片机的信号输入端相连。

5.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：所述单片机的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机。

6.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：所述可升降立柱由固定于三角形下支架上的空心底座、插入空心底座顶部的伸缩柱及锁紧件组成。

7.根据权利要求1所述的四通道蒸渗仪，其特征在于：所述自动补水控制系统的信号输出端通过Gprs无线连接或有线连接到电脑上位机。