專利名稱：作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子檢測(cè)領(lǐng)域，它是一種能夠檢測(cè)出作物水分消耗量(包括植株蒸騰、地表蒸發(fā)和耕層土壤滲漏)的檢測(cè)裝置，主要用于水稻、大豆、等作物及蔬菜的盆栽試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)用水約占總用水量的70％，面對(duì)當(dāng)前水資源短缺的形勢(shì)，農(nóng)作物節(jié)水種植具有十分重要的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。研究作物需水規(guī)律是節(jié)水種植的基礎(chǔ)。而研究節(jié)水效果有時(shí)要通過(guò)盆栽試驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就需要測(cè)量水分消耗量，能夠應(yīng)用于這一研究的儀器大多為溫度和濕度傳感器，當(dāng)前，市面上有一種傳感器能夠測(cè)量出土壤的含水量，但是使用這種傳感器進(jìn)行測(cè)量時(shí)，每次都需要將其插入一定深度的土層來(lái)測(cè)量，長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量勢(shì)必會(huì)破壞土壤層，并且，這種測(cè)量方法不能將植株蒸騰量和地表蒸發(fā)量區(qū)分開來(lái)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，該裝置能夠檢測(cè)出作物生長(zhǎng)過(guò)程中水分的地表蒸發(fā)量、植株蒸騰量和耕層土壤滲漏量。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括種植植物的土槽、土槽支撐板、漏斗、水箱和動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀及機(jī)架，其特征是土槽支撐板的一端通過(guò)吊索與機(jī)架相連，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩將土槽與配重箱連接，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線；土槽傳感器的彈性元件一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；在土槽的下方設(shè)置漏斗，漏斗的一端通過(guò)吊索與機(jī)架鉸結(jié)，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩相連水箱配重，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線，滲漏傳感器的彈性元件一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；土槽傳感器和滲漏傳感器的信號(hào)輸出端連接動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀。
上述的土槽傳感器和滲漏傳感器設(shè)有撥叉形彈性元件，彈性元件上貼有應(yīng)變片，并設(shè)有滑套，滑套上并列設(shè)置的兩個(gè)小軸上安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承，每?jī)蓚€(gè)滾動(dòng)軸承并排安裝，并保持能使傳感器的彈性元件撥叉部位自由放入的一定距離，在兩個(gè)小軸的兩側(cè)端連接擋板，在小軸上設(shè)置穿鋼絲繩的穿孔。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用該檢測(cè)裝置檢測(cè)出的數(shù)據(jù)，不僅能計(jì)算出土壤的含水率，而且能夠計(jì)算出植株蒸騰量、地表蒸發(fā)量和耕層土壤滲漏量，特別是對(duì)于研究不同覆蓋物對(duì)植物植株蒸騰、地表蒸發(fā)和耕層土壤滲漏等參數(shù)的影響，具有十分重要的意義。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是滑套與傳感器裝配關(guān)系示意圖。
圖4是圖3的A-A剖視圖。
圖5是本實(shí)用新型與檢測(cè)系統(tǒng)連接示意圖。
具體實(shí)施方式
見圖1-4，具體結(jié)構(gòu)如下土槽4底部有小孔，土槽4內(nèi)裝土壤3，并根據(jù)農(nóng)業(yè)技術(shù)要求種植植物5，土槽4的底部托有帶漏孔的支撐板21，支撐板21的一端通過(guò)吊索2與機(jī)架1相連，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩11與土槽配重箱12連接，細(xì)鋼絲繩11的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪6、10支撐構(gòu)成水平線；土槽傳感器8設(shè)有撥叉形彈性元件7，用65Mn彈簧鋼(或不銹鋼)為材料制成，彈性元件上貼有應(yīng)變片23，貼片部位保證密封以防潮、防水，并將傳感器作防銹處理(涂銀粉或黃油)。彈性元件7的一端25通過(guò)夾鐵固定在機(jī)架上；見圖3，土槽傳感器8還設(shè)有滑套，滑套上并列設(shè)置的兩個(gè)小軸上安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承27，每?jī)蓚€(gè)滾動(dòng)軸承27并排固定，并使其保持一定距離，保證傳感器的彈性元件7的撥叉部位24自由放入。在兩個(gè)小軸26的兩側(cè)端通過(guò)螺釘連接擋板28。在小軸26上設(shè)置穿鋼絲繩的穿孔31。彈性元件7呈撥叉形狀的上端通過(guò)滑套與鋼絲繩接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；當(dāng)系統(tǒng)質(zhì)量變化時(shí)，鋼絲繩左右移動(dòng)，通過(guò)固定在鋼絲繩上的滑套使傳感器受彎曲力的作用，傳感器檢測(cè)出這一變化。
在土槽4的下方設(shè)置漏斗20，漏斗20的一端通過(guò)吊索22與機(jī)架1鉸接，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩14相連水箱配重16，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪13、15支撐構(gòu)成水平線，在水平細(xì)鋼絲繩14上設(shè)置滲漏傳感器，滲漏傳感器結(jié)構(gòu)與土槽傳感器8相同，其彈性元件9的下端固定在機(jī)架1上，彈性元件9呈撥叉形狀的上端通過(guò)滑套與鋼絲繩接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；土槽傳感器和滲漏傳感器的信號(hào)輸出端連接動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀。在漏斗20底部鉸接圓筒型水箱17，漏斗20的小孔19直徑為5mm，用來(lái)防止水箱中的水分蒸發(fā)散失而影響測(cè)量精度。水箱17的下部設(shè)有放水閥18。土槽滲漏出來(lái)的水由土槽底部的小孔流出，經(jīng)漏斗20流入水箱17內(nèi)。
見圖5，本實(shí)用新型與檢測(cè)系統(tǒng)連接實(shí)用新型的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀通過(guò)信號(hào)傳輸線連接輸出面板，輸出面板連接計(jì)算機(jī)(或數(shù)字式萬(wàn)用表)以記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)。
具體檢測(cè)過(guò)程在試驗(yàn)過(guò)程中，向土槽4內(nèi)灌水，秧苗的生長(zhǎng)等因素會(huì)使土槽4的質(zhì)量增加，而稻株蒸騰、地表蒸發(fā)和耕層滲漏會(huì)使土槽的質(zhì)量減少。當(dāng)土槽4的質(zhì)量相對(duì)于初始狀態(tài)增加或減少時(shí)，處于定滑輪6和10之間的細(xì)鋼絲繩會(huì)向左或右運(yùn)動(dòng)，土槽傳感器8受彎曲作用力，力的大小與土槽質(zhì)量的相對(duì)變化量成正比。土槽傳感器8的電阻應(yīng)變片將其應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電壓，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀放大后經(jīng)輸出面板傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(或數(shù)值式萬(wàn)用表)。通過(guò)計(jì)算機(jī)(或人工)即可完成土槽質(zhì)量變化數(shù)據(jù)的檢測(cè)。滲漏水量的檢測(cè)工作原理與土槽質(zhì)量變化檢測(cè)的工作原理相同。
假設(shè)在水稻生長(zhǎng)的某一時(shí)間點(diǎn)之前，向土槽4內(nèi)灌水量為Q，水稻生長(zhǎng)過(guò)程中水分消耗，土槽4及水箱17的質(zhì)量發(fā)生變化，傳感器的電阻應(yīng)變片產(chǎn)生應(yīng)變，并通過(guò)電橋電路將其轉(zhuǎn)換為電壓，用萬(wàn)用表實(shí)時(shí)檢測(cè)傳感器的輸出電壓，通過(guò)對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定，找出傳感器輸出電壓與質(zhì)量變化的關(guān)系曲線(標(biāo)定曲線)，利用各傳感器的標(biāo)定曲線計(jì)算出土槽4及水箱17的質(zhì)量變化。假設(shè)Qw-無(wú)苗處理?xiàng)l件下的總灌水量，用高精度天平測(cè)量每次加水量；Ww-無(wú)苗處理?xiàng)l件下的土壤含水量，用研制裝置的土槽傳感器信號(hào)檢測(cè)；Zww-無(wú)苗處理?xiàng)l件下的耕層滲漏量，用研制裝置的滲漏傳感器信號(hào)檢測(cè)；Yw-無(wú)苗處理?xiàng)l件下的棵間蒸發(fā)量，先計(jì)算出Yw，Yw，＝Qw-Ww-Zw；Qy-有苗處理?xiàng)l件下的總灌水量，用高精度天平測(cè)量每次加水量；Wy-有苗處理?xiàng)l件下的土壤含水量，用研制裝置的土槽傳感器信號(hào)檢測(cè)；M-有苗處理?xiàng)l件下的秧苗鮮重，從田間試驗(yàn)苗中即時(shí)取數(shù)量相等、大小相近的秧苗檢測(cè)。
則，耕層滲漏量Z，棵間蒸發(fā)量Y，植株蒸騰量X即可由如下方法檢測(cè)或求出Z-耕層滲漏量，用研制裝置的滲漏傳感器信號(hào)檢測(cè)；Y-棵間蒸發(fā)量，先計(jì)算出Yw，再令Y＝Y(jié)w，；X-植株蒸騰量，X＝Qy-Wy-M-Z-Y。
各參數(shù)名稱及檢測(cè)方法如表1所示
表1各參數(shù)名稱及檢測(cè)或計(jì)算方法
權(quán)利要求1.一種作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，它包括種植植物的土槽、土槽支撐板、漏斗、水箱和動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀及機(jī)架，其特征是土槽支撐板的一端通過(guò)吊索與機(jī)架相連，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩將土槽與配重箱連接，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線；土槽傳感器的彈性元件一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；在土槽的下方設(shè)置漏斗，漏斗的一端通過(guò)吊索與機(jī)架鉸結(jié)，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩相連水箱配重，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線，滲漏傳感器的彈性元件一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；土槽傳感器和滲漏傳感器的信號(hào)輸出端連接動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，其特征是土槽傳感器和滲漏傳感器設(shè)有撥叉形彈性元件，彈性元件上貼有應(yīng)變片，并設(shè)有滑套，滑套上并列設(shè)置的兩個(gè)小軸上安裝四個(gè)滾動(dòng)軸承，每?jī)蓚€(gè)滾動(dòng)軸承并排安裝，并保持能使傳感器的彈性元件撥叉部位自由放入的一定距離，在兩個(gè)小軸的兩側(cè)端連接擋板，在小軸上設(shè)置穿細(xì)鋼絲繩的穿孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，其特征是漏斗的小孔直徑為5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，其特征水箱呈圓筒型。
專利摘要一種作物盆栽試驗(yàn)水分消耗檢測(cè)裝置，它包括種植水稻的土槽、土槽支撐板、漏斗、水箱和動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀及機(jī)架，其特征是土槽支撐板的一端通過(guò)吊索與機(jī)架相連，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩將土槽與配重箱連接，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線；土槽傳感器的一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；在土槽的下方設(shè)置漏斗，漏斗的一端通過(guò)吊索與機(jī)架鉸結(jié)，另一端通過(guò)細(xì)鋼絲繩相連水箱配重，細(xì)鋼絲繩的中間通過(guò)兩個(gè)定滑輪支撐構(gòu)成水平線，滲漏傳感器的一端固定在機(jī)架上，另一端與安裝在細(xì)鋼絲繩中間的滑套相接觸，構(gòu)成懸臂受力狀態(tài)；土槽傳感器和滲漏傳感器的信號(hào)輸出端連接動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀。
文檔編號(hào)G01N27/00GK2788188SQ20052008986
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者任文濤, 劉翠紅, 張本華 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)