Прибор для определения влажности, преимущественно почвы Советский патент 1939 года по МПК G01N25/18 G01N27/18 

При исследовании влажности почвы для агрономических, гидрологических и других целей часто бывает необходимо определить ее в пространственном распределении, или же в отношении ее изменений во времени, или же и то и другое вместе.

До настоящего времени основным методом определения влажности почвы является весовой, состоящий в том, что образец почвы подвергается высущиванию и содержание влаги в ней определяется по убыли веса.

Для исследования изменения влажности с глубиной приходится образцы набирать путем бурения скважин. Такой способ не дает возможности производить определение влажности непосредственно в поле; в случае необходимости определять изменения влажности и во времени каждый раз приходится брать образец в другом месте.

Предлагаемый способ, в отличие от весового метода, основан на изменении тепловых свойств почвы, в зависимости от ее влажности.

Сущность методов подобного рода заключается в том, что в почве, подлежащей исследованию на влажность

при помощи источника тепла, например, накаливаемого электрическим током проводника, выделяется известное количество тепла, и по времени его распространения в почве судят об ее влажности.

Существенным недостатком предлагавщихся методов этого рода до сих пор являлось то, что при каждом определении влажности почвы в последней остается некоторое количество тепла, которое при повторных определениях нарущает естественный термический режим почвы.

Предлагаемое изобретение ставит целью устранение указанных выше недостатков. Оно основано на известном явлении Пельтье, состоящем в том, что при пропускании тока через спай двух металлов, место спая, в зависимости от направления тока, либо нагревается, либо, наоборот, охлаждается по сравнению с первоначальной температурой.

Согласно изобретению, для использования этого явления применена термобатарея, помещаемая висследуемую почву и последовательно присоединяемая при помощи переключателя один раз к источнику постоянного тока и другой раз к гальванометру.

При этом, сЦелью увеличения тепловой инерции прибора, спаи термобатареи прикреплены к массивным металлическим пластинкам.

На чертеже фиг. 1 изображает общую схему прибора; фиг. 2 - форму выполнения его в виде диска; фиг. 3 - поперечный разрез этого диска; фиг. 4 - схему расположения прибора для стационарных работ; . 5 - для экспедиционных работ. Основной деталью прибора является приемная часть 1, представляющая собой термобатарею, составленную из термопар, например, медь-константан.Все четные и нечетные спаи батареи приклеены с помощью изолирующего вещества к двум металлическим пластинкам 2, назначением которых является увеличение тепловой инерции прибора. При помощи переключателя 3 через термобатареи может быть пропущен ток от аккумулятора 5. Тем же переключателем термобатарея может быть переключена на гальванометр 4.

Для определения влажности почвы термобатарея 1 помещается в ту точку почвы, влажность.в которой необходимо определить. Затем через термобатарею пропускается ток от аккумулятора 5, вследствие чего, согласно закона Пельтье, температура одной из пластинок 2 начнет понижаться, а другой - повыщаться в сравнении с температурой их до пропускания тока, которая была одинакова и равна температуре окру.жающей почвы.

Таким образом, между пластинками 2 создается разность температур. Если теперь термобатарею переключить на гальванометр 4, то он покажет наличие тока в цепи.

Разность температур вызывает также и теплообмен. Этот теплообмен может происходить по трем путям: между пластинками 2 через лочву, между теми же пластинками через проволоки, образующие термобатарею, и между пластинками 2 и почвой.

В результате теплообмена происходит выравнивание температур пластинок 2 и ток в цепи гальванометра постепенно падает, пока совсем не

прекратится. После выравнивания температур в почве не остается избыточного, внесенного извне тепла, так как выделившаяся на пластинках 2, вследствие явления Пальтье, теплота имела разные знаки (положительная и отрицательная).

Скорость теплового потока, или, иными словами, время выравнивания температур будет определяться тепловыми свойствами почвы, которые меняются весьма значительно в связи с той или иной степенью увлажнения.

Засекая, при спаде тока, по секундомеру время прохождения стрелки гальванометра между определенными делениями шкалы или между двумя какими-либо постоянными отметками на шкале, можно определять влажность почвы. Для этого прибор должен быть предварительно проградуирован, т. е. опытным путем должна быть найдена зависимость между временем уравнивания температуры и влажностью почвы. Такую градуировку необходимо делать особо для каждой из подлежащих изучению почв. Та часть теплового потока, которая проходит от одной пластины 2 к другой через проволоки термобатареи, может быть сделана совсем малой путем применения для термобатареи проволоки малого сечения. Кроме того, эта часть потока, как постоянная, будет учтена при градуировке прибора. Таким образом, время выравнивания температур будет зависеть почти исключительно от влажности почвы.

Простота и легкость манипуляций с прибором позволяют применять его как для стационарных, так и для экспедиционных исследований. При пользовании этим прибором все определения и вычисления легко можно производить тут же в поле, что дает возможность немедленного контроля в случае сомнений.

Для стационарных работ, рассчитанных на продолжительное время, приемной части / прибора придается форма диска (фиг. 2, 3), причем такие диски закладываются в почву на ту или иную глубину, в зависимости от условий (фиг. 4).

Для производства массовых наблю- деаий в экспедиционных условиях, приемная часть / прибора выполняется в виде цилиндрического зонда 2, углубляемого в почву уна нужную глубину (фиг. 5).

Предмет изобретения.

1. Прибор для определения влажности, преимущественно почвы, отличающийся применением термобатареи, помещаемой в исследуемую почву и последовательно присоединяемой через переключатель к источнику постоянного тока и гальванометру.

2. Форма выполнения прибора по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью увеличения тепловой инерции прибора, спаи термобатареи прикреплены к металлическим пластинкам 2.