專利名稱：一種土壤水勢傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水勢傳感器。
背景技術(shù)：
張力計(jì)能靈敏地反應(yīng)土壤水勢的變化。其壓力顯示部分使用精度較高的壓力傳感 器，其測試精度可達(dá)0.2Kpa。由于它既可以感知土壤包氣帶中水吸力，也可監(jiān)測飽和土壤 中承受的水壓。因此，它適用于在臨近飽和、非飽和土層間的水分或地下水位的變動情況監(jiān) 測。目前很多蒸滲儀和作物需水量測坑中，采用這類水分傳感器來記錄水分動態(tài)變化。由 于此種水勢傳感器的靈敏度和精度，在對堤、壩各部位水勢、壓力及滲流監(jiān)測中，常被選用 作為觀察器件。高速公路的軟基地段(地下水位較高，且多變)為了運(yùn)行安全，也需監(jiān)測不 同層位地基中水分變化狀況。從此種水勢傳感器的靈敏度、精度及價(jià)位諸多因數(shù)分析，是較 理想的觀察器件。 然而，此種水勢傳感器在運(yùn)行中需要定期排除儀器內(nèi)部空氣，以保持其反應(yīng)的靈 敏度，其排氣室往往設(shè)在儀器的頂部。這種結(jié)構(gòu)的張力計(jì)操作較為不便，對于高速公路監(jiān)測 部門并不適用。對堤壩的底部及壩體中心部分的監(jiān)測中，其應(yīng)用也受到限制。在作物耗水 量測坑中，傳感器往往被橫向安裝，它們的應(yīng)用也常因排氣困難而費(fèi)工費(fèi)時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的土壤水勢傳感器因難以排除儀器內(nèi)部空氣而導(dǎo)致反應(yīng) 靈敏度低的問題，從而提出一種土壤水勢傳感器。 —種土壤水勢傳感器，它包括壓力傳感器，它還包括陶土頭、集氣室套管和管塞； 所述陶土頭的剖面形狀為U型，陶土頭的內(nèi)腔為集氣室，集氣室套管的一端密封固定在陶 土頭的開口處，所述集氣室套管的另一端密封固定有管塞，所述管塞上開有導(dǎo)氣通道和進(jìn) 水通道，所述導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道均與集氣室連通，壓力傳感器的壓力信號輸入端設(shè)置在 管塞的進(jìn)水通道的進(jìn)水孔處。 有益效果本發(fā)明的加水排氣頻率小，一次加水可使用15天以上，其排氣方便，不 會影響土壤水勢傳感器的反應(yīng)靈敏度。并且本發(fā)明的排氣方式不受安裝方向的限制，省時(shí) 省力，方便易行。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
六的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是 本發(fā)明的排氣方法示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1說明本具體實(shí)施方式
，一種土壤水勢傳感器，它包括壓 力傳感器5，它還包括陶土頭1、集氣室套管2和管塞3 ;所述陶土頭1的剖面形狀為U型，
3陶土頭1的內(nèi)腔為集氣室，集氣室套管2的一端密封固定在陶土頭1的開口處，所述集氣室 套管2的另一端密封固定有管塞3，所述管塞3上開有導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道，所述導(dǎo)氣通道 和進(jìn)水通道均與集氣室連通，壓力傳感器5的壓力信號輸入端設(shè)置在管塞3的進(jìn)水通道的 進(jìn)水孔處。 集氣室內(nèi)的氣泡來源主要有兩個(gè)方面，一是土壤中水分與陶土頭1內(nèi)水分互相交
換，溶于土壤中的空氣在儀器內(nèi)負(fù)壓環(huán)境下逐漸析出。二是附在傳感器5管塞上的吸附的
未被及時(shí)排出的氣體，受到儀器負(fù)壓增大時(shí)，附著的氣體體積變大而析出。 本發(fā)明在安裝前，先將陶土頭1在水中浸漬6個(gè)小時(shí)以上，摘掉壓力傳感器5，將補(bǔ)
水管4沒入無氣水(冷開水)中，使用注射器將無氣水注入陶土頭l和集氣室內(nèi)，空氣經(jīng)導(dǎo)
氣孔排出。排完空氣以及注滿水后，在進(jìn)水管處安裝壓力傳感器，并將導(dǎo)氣管密封即可。 傳感器在使用中，補(bǔ)水排氣的頻率大致按以下掌握。 土壤水勢< 10Kpa，2個(gè)月排氣一次； 土壤水勢10 30Kpa， 1個(gè)月排氣一次； 土壤水勢30 50Kpa， 15天排氣一次； 土壤水勢> 50Kpa， 7天排氣一次。 本發(fā)明的傳感器若埋程較短，如在蒸滲儀測筒、測坑中，可用注射器輔助進(jìn)行補(bǔ)水
排氣，若埋程較遠(yuǎn)，如高速公路路基或堤、壩下，可用手動真空泵補(bǔ)水排氣。 本具體實(shí)施方式
中管塞3使用有機(jī)玻璃制成。 本具體實(shí)施方式
中在橫向安裝的情況下，儀器內(nèi)的氣泡會集中于集氣室的頂部， 排氣方便。
具體實(shí)施方式
二、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一所述的一種土壤水勢傳感器 的區(qū)別在于，所述導(dǎo)氣通道由第一導(dǎo)氣管3-1和第二導(dǎo)氣管3-2組成，所述第一導(dǎo)氣管3-1 的一端與集氣室連通，所述第一導(dǎo)氣管3-l的另一端與第二導(dǎo)氣管3-2的一端連通，第二導(dǎo) 氣管3-2的另一端為管塞3的導(dǎo)氣孔，第一導(dǎo)氣管3-l與集氣室的連通的端口位于陶土頭 1的內(nèi)壁處。 本實(shí)施方式中，第一導(dǎo)氣管3-1和第二導(dǎo)氣管3-2之間設(shè)置一定角度，且第一導(dǎo)氣 管3-l的開口處緊鄰在陶土頭1的內(nèi)壁處，此種方式可以避免集氣室中的水進(jìn)入導(dǎo)氣通道 中。
具體實(shí)施方式
三、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一或二所述的一種土壤水勢傳 感器的區(qū)別在于，集氣室套管2還包括環(huán)型棱臺IO，所述環(huán)型棱臺10的側(cè)面與集氣室套管 2 —體連接；所述環(huán)型棱臺10的大端固定在陶土頭1開口處的端面上，所述環(huán)型棱臺10的 小端位于管塞3—側(cè)。 本實(shí)施方式中，第一導(dǎo)氣管3-l位于開口環(huán)型棱臺IO的上端處，此種方式可以使 集氣室中的空氣最大限度的排空。
具體實(shí)施方式
四、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
三所述的一種土壤水勢傳感器 的區(qū)別在于，第一導(dǎo)氣管3-1的內(nèi)徑為lmm ;第二導(dǎo)氣管3-2的內(nèi)徑為3mm。
具體實(shí)施方式
五、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二或四所述的一種土壤水 勢傳感器的區(qū)別在于，在于所述進(jìn)水通道由第一進(jìn)水管3-3和第二進(jìn)水管3-4組成，所述第 一進(jìn)水管3-3的一端與集氣室連通，所述第一進(jìn)水管3-3的另一端與第二進(jìn)水管3-4的一端連通，第二進(jìn)水管3-4的另一端為管塞3的進(jìn)水孔。
具體實(shí)施方式
六、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施五所述的一種土壤水勢傳感器的區(qū)
別在于，第一進(jìn)水管3-3的內(nèi)徑為lmm ;第二進(jìn)水管3-4的內(nèi)徑為3mm。 本實(shí)施方式中臨近集氣室的第一進(jìn)水管3-3的內(nèi)徑較小，此種可以最大程度的避
免集氣室中的水溢出。 本實(shí)施方式中，為了連接方便，第二進(jìn)水管3-4外可以套接相應(yīng)長度的PVC補(bǔ)水管。
具體實(shí)施方式
七、結(jié)合圖2說明本具體實(shí)施方式
，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方 式一、二、四或六所述的一種土壤水勢傳感器的區(qū)別在于，它還包括堵頭6，所述堵頭6密封 設(shè)置在導(dǎo)氣孔處。
具體實(shí)施方式
八、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
七所述的一種 土壤水勢傳感器的區(qū)別在于，所述堵頭6為不銹鋼針或密封夾。
具體實(shí)施方式
九、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一、二、四、六或八所述的一種 土壤水勢傳感器的區(qū)別在于，所述壓力傳感器5的型號為24PC型或26PC型中的一種。
具體實(shí)施方式
十、本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
九所述的一種土壤水勢傳感器 的區(qū)別在于，陶土頭1的開口處的外壁開有臺肩，集氣室套管2的一端的內(nèi)壁密封固定在所 述臺肩上，集氣室套管2的另一端的內(nèi)壁密封固定在管塞3的側(cè)壁上。本具體實(shí)施方式
中， 集氣室套管2和陶土頭的外壁位于同一平面上，使用方便。
本實(shí)施方式的制作工藝 1、按尺碼車制集氣室套管和管塞。有一定批量時(shí)，采用壓模制作，并采用聚碳酸酯 材料。 2、選訂內(nèi)外徑分別為1. 5和3. 0mm的氣動壓力用的軟塑管。
3、選用24PC或26PC型壓力傳感器。對傳感器供1. 5mA恒流電源，對傳感器壓力嘴施加不同壓力，以水銀壓力計(jì)作參 照，測得傳感器輸出電壓(mV)與施加壓力的相關(guān)參數(shù)，并擬合成算式。以后，測得傳感器輸 出電壓，即可算得土壤水勢。 4、制作封閉導(dǎo)氣管的不銹鋼針。將直徑2mm，長20mm的鋼絲的一端磨得< 1. 5mm， 使其能便于插入導(dǎo)氣管中。 5、選陶土頭。陶土頭泡入水中24小時(shí)以上。放在耐壓裝置上檢驗(yàn)，在1. 2Kg壓力 下，陶土頭不能漏氣。并對陶土頭進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn)。 6、分別將導(dǎo)氣管、補(bǔ)水管涂上膠插入管塞的導(dǎo)氣孔和進(jìn)水孔中。將管塞膠入集氣 室套管中。將集氣室套管與陶土頭膠結(jié)。 所用粘膠用WSR6101型環(huán)氧樹脂和650號聚酰胺樹脂(固化劑)。并按體積比加 入10%的704型硅橡膠粘結(jié)劑，以增加韌性，使之不易脫膠。
24小時(shí)后粘結(jié)已牢固。48小時(shí)后傳感器就可以使用了。
權(quán)利要求
一種土壤水勢傳感器，它包括壓力傳感器(5)，其特征是它還包括陶土頭(1)、集氣室套管(2)和管塞(3)；所述陶土頭(1)的剖面形狀為U型，陶土頭(1)的內(nèi)腔為集氣室，集氣室套管(2)的一端密封固定在陶土頭(1)的開口處，所述集氣室套管(2)的另一端密封固定有管塞(3)，所述管塞(3)上開有導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道，所述導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道均與集氣室連通，壓力傳感器(5)的壓力信號輸入端設(shè)置在管塞(3)的進(jìn)水通道的進(jìn)水孔處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于所述導(dǎo)氣通道由第一導(dǎo)氣 管(3-1)和第二導(dǎo)氣管(3-2)組成，所述第一導(dǎo)氣管(3-1)的一端與集氣室連通，所述第一 導(dǎo)氣管(3-1)的另一端與第二導(dǎo)氣管(3-2)的一端連通，第二導(dǎo)氣管(3-2)的另一端為管 塞(3)的導(dǎo)氣孔，第一導(dǎo)氣管(3-1)與集氣室的連通的端口位于陶土頭(1)的內(nèi)壁處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于集氣室套管(2)還包 括環(huán)型棱臺(IO)，所述環(huán)型棱臺(10)的側(cè)面與集氣室套管(2) —體連接；所述環(huán)型棱臺 (10)的大端固定在陶土頭(1)開口處的端面上，所述環(huán)型棱臺(10)的小端位于管塞(3) —
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于第一導(dǎo)氣管(3-1)的內(nèi)徑 為lmm ;第二導(dǎo)氣管(3-2)的內(nèi)徑為3mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于所述進(jìn)水通道由第 一進(jìn)水管(3-3)和第二進(jìn)水管(3-4)組成，所述第一進(jìn)水管(3-3)的一端與集氣室連通，所 述第一進(jìn)水管(3-3)的另一端與第二進(jìn)水管(3-4)的一端連通，第二進(jìn)水管(3-4)的另一 端為管塞(3)的進(jìn)水孔。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于第一進(jìn)水管(3-3)的內(nèi)徑 為lmm ;第二進(jìn)水管(3-4)的內(nèi)徑為3mm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于它還包括堵頭 (6)，所述堵頭(6)密封設(shè)置在導(dǎo)氣通道的導(dǎo)氣孔處。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于所述堵頭(6)為不銹鋼針 或密封夾。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于所述壓力傳感 器(5)的型號為24PC型或26PC型中的一種。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種土壤水勢傳感器，其特征在于陶土頭(1)的開口處的外 壁開有臺肩，集氣室套管(2)的一端的內(nèi)壁密封固定在所述臺肩上，集氣室套管(2)的另一 端的內(nèi)壁密封固定在管塞(3)的側(cè)壁上。
全文摘要
一種土壤水勢傳感器，它涉及一種水勢傳感器。它解決了現(xiàn)有的土壤水勢傳感器因難以排除儀器內(nèi)部空氣而導(dǎo)致反應(yīng)靈敏度低、費(fèi)工費(fèi)時(shí)等問題。它的陶土頭的剖面形狀為U型，陶土頭的內(nèi)腔為集氣室，集氣室套管的一端密封固定在陶土頭的開口處，集氣室套管的另一端密封固定有管塞，管塞上開有導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道，導(dǎo)氣通道和進(jìn)水通道均與集氣室連通，壓力傳感器的壓力信號輸入端設(shè)置在管塞的進(jìn)水通道的進(jìn)水孔處。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于土壤水勢測量的場合。
文檔編號G01N33/24GK101706495SQ200910073168
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者劉迪, 司振江, 徐富安, 滕云, 陶延懷, 黃彥 申請人:黑龍江省水利科學(xué)研究院