Измеритель влажности почвы Советский патент 1987 года по МПК A01G25/00 

11

Изобретение относится к средства влагометрии почвы в сельском хозяйсве и может быть использовано для ; контроля влажности почвы и ее регулирования в устройствах управления мелиоративными системами.

Целью изобретения является повышение точности измерений при постоянном диапазоне измеряемой влажности на глубинах до 9,8 м.

На чертеже представлена конструкция измерителя влажности почвы.

Устройство содержит первичный датчик тензиометра в виде заполненного водой полого герметичного зонда, образованного водопроницаемым телом 1 и корпусом 2, в котором установлен измерительный упругий элемент мембрана 3, отделяющий полость зонда от полости дистанционной трубки 4, заполненной жидкостью и соединяющей зонд с измерительным упругим элементом - сильфоном 5 регистрирующего устройства 6.

Измеритель влажности почвы работает следующим образом.

При введении зонда в исследуемую почву под действием разности потенциалов почвенной влаги и воды зонда (сосущей силы почвы) происходит передвижение воды через водопроницаемое тело 1 до установления равновесного значения. В результате этого передвижения изменяется давление в полости зонда, под действием которого происходит деформация измерительной мембраны 3, которая-через жидкость, заполняющую дистанционную трубку 4, передается н а упругий элемент - сильфон 5 и регистрируется устройст- ,вом 6.

Таким образом, измеритехш влажности почвы работает по принципу тензиометра и осуществляет косвенные измерения, при которых искомое значени влажности находится на основании известной зависимости между влажностью почвы и всасывающим давлением почвен .иой влаги. Измеряемой (входной) величиной является всасывающее давлени почвенной влаги, непосредственно связанной через водопроницаемое тело 1 с водой, заполняющей зонд. Всасывающее давление почвенной влаги в устройстве с помощью измерите,льной мембраны 3 преобразуется в линейное перемещение, которое посредством несжимаемой среды (жидкости) ,, заполня

ющей дистанционную трубку 4, передается сильфону 5, связанному с регистрирующим устройством 6, Давление же

столба жидкости, заполняющей дистанционную трубку, компенсируется упругими силами измерительной мембраны, имеющей соответствующую начальную деформацию. Поправка на это давление

постоянна в процессе всей работы

устройства и вводится путем установки пера регистрирующего устройства на нулевую отметку сразу после монтажа устройства на исследуемом объекте.

Повышение точности измерений в устройстве достигается прежде всего тем, что полость зонда отделена от полости дистанционной трубки с помощью мембраны, благодаря чему проникающий

в зонд из атмосферы почвы газ не попадает в дистанционную трубку и высота столба жидкости, заполняющей трубку, а следовательно, и поправка к показаниям регистрирующего устройства, остаются неизменными. Уменьшается и дополнительная температурная погрешность измерения, связанная с расположением измерительной мембраны, жесткость которой значительно превышает жесткость сильфона, непосредст- венно в зонде, так как устраняются следующие основные причины возникновения температурной погрешности: изменение объема среды, заполняющей полости устройства, с изменением темпе

ратуры , окрухгающей среды и изменение (МОДУЛЯ упругости материала упругих

элементов с изменением температуры- окружающей среды.

Известно, что при разрежении, близком к -98 кПа, начинается переход воды из жидкого состояния в газообразное (в частности хорошо известно, что с помощью насоса по этой причине невозможно однять воду с глубины более Юм) в связи с чем диапазон измеряемых давлений известных измерителей на основе тензиометров ограничен именно этой величиной.

В описанном измерителе предварительный натяг упругого элемента не влияет на диапазон измерения, а лишь смещает нулевое положение пера регистрирующего устройства. Регулировку же нулевого положения как правило осуществляют путем коррекции рычажного механизма регистрирующего прибора.

313

Таким образом, -в предлагаемом устройстве столб жидкости (в данном случае можно использовать различные жидкости, так как они изолированы от полости зонда с помощью мембраны) в исходном состоянии опирается в нижней части на измерительную мембрану, создавая ее предварительный прогиб, а в верхней части находится под атмосферным или даже незначительном избыточном давлении, В этом положении перо регистрирующего устройства находится на нулевой отметке. Давление в зонде при этом равно атмосферному давлению,

В процессе работы устройства под действием всасывающего давления почвенной влаги в полости зонда создается разрежение, измерительная мембрана получает дополнительное перемещение, соответствующее измеряемому давлению, которое посредством жидкости передается сильфону и далее на перо регистрирующего устройства. Таким образом, в предлагаемом устройстве давление, создаваемое столбом жидкости, заполняющей дистанционную трубку, предварительно компенсируется упругими силами измерительной мембраны и не входит в показания устройства,Жидкость, заполняющая трубку, при этом находится под действием избыточного давления в нижней части и под давлением, незначительно отличающимся от атмосферного, в верхней части благодаря малой жесткости сильфона. Все это позволяет сохранить диапазон измерения всасывающего дабления почвенРедактор Н, Слободяник

Заказ 4062/2Тираж.627

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

69974

ной влаги неизменным (-98 кПа) при различных глубинах заложения зонда,

Таким образом.установка измерительного упругого элемента в зоне позволяет полностью устранить недостат-. ки, присущие известным тензиометрам, и тем самым повысить точность измере10 ния. Кроме того, благодаря наличию мембраны компенсируется давление, создаваемое столбом жидкости в дис- тационной трубке, связывающей зонд с регистрирующим блоком, что позволяет

g погружать зонд на любую глубину без уменьшения диапазона измеряемых величин . Формула изобретения

1,Измеритель влажности почвы, включающий тензиометр, гидравлически связанный трубкой с измерительным упругим элементом регистрирующего устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений при постоянном диапазоне измеряемой влажности независимо от глубины измерения, тензиометр снабжен мембраной, отделяющей его вакуумную полость от трубки, заполненной рабочей жидкостью, а измерительный упругий элемент выполнен в виде сильфона с жесткостью не менее чем

в 10 раз меньшей жесткости мембраны,

2,Измеритель по п. 1, о т л и - чающийся тем, что тензиометр выполнен погруженным в почву, а регистрирующее устройство установлено на поверхности.почвы.

Составитель Г, Параев

Техред Л.Олийнык Корректор А. Зимокосов

Подписное

Изобретение относится к средствам влагометрии почвы в сельском хозяйстве и может быть использовано для контроля влажности почвы и ее регулирования в устройствах управления мелиоративными системами. Цель изобретения - повышение точности измерений при постоянном диапазоне измеряемой влажности независимо от глубины измерения. Измеритель влажности почвы содержит заполненный водой полый герметичный зонд тензиометра, образо ванный водопроницаемым телом 1 и корпусом 2. В корпусе 2 установлен измерительный упругий элемент - мембрана 3, отделяющая полость зонда от полости дистанционной трубки 4. Трубка 4заполнена жидкостью и соединяет зонд с упругим элементом - сильфоном 5регистрирующего устройства 6. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. (С