[实用新型]植物根系抗拉力学特性野外便携实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用电子测试技术对植物根系抗拉力学特性进行测试的实验系统，特别涉及一种可在野外环境下对植物根系抗拉力学特性进行现场测试的便携式实验系统，属于电子测试技术领域。

背景技术

高原、山地地带的土壤侵蚀，地表水土流失、滑坡、泥石流等灾害是自然界中较为严重的地质灾害现象。目前，国内外对植物根系固土作用机理进行了深入地研究，利用植被保护、稳固斜坡已成为实施生态护坡工程的一种重要手段，其中，植物根系是改善土壤侵蚀环境的一个重要因素，在稳定土壤结构、提高土壤抗冲击性、防治土壤侵蚀方面往往具有地上部分所无法替代的作用。庞大的植被根系对土壤固持很关键，在有植被生长的斜坡上，如果浅层土体发生滑坡，除了植被垂直根系的强大抗剪作用抵抗土体滑坡外，水平根系的轴向抗拉伸作用也非常重要，此外，在土体滑坡时，垂直抗剪的根系通常也被从土壤中拔出拉断，而很少被剪断，因此，对植被根系的轴向抗拉伸力学特性进行测试，包括测试其轴向抗拉强度、轴向变形、应变、拉伸弹性模量等参数，是定量分析计算各类植被根系对土壤的固持作用，为坡面保护和水土保持选择适当的植被类型的重要基础。然而，迄今为止，由于缺乏对植物根系的抗拉伸力学特性进行测试的专门设备，人类对植物根系的抗拉伸力学特性的测试，大多采用简单的工具如手钳或工程钳夹持根系两端，测试人员通过手持拉力计施加拉力将根系拉断，在拉断瞬间人工观察记录最大拉力。一方面，测试过程需多人操作、费时费力，且人工观察记录最大拉力有较大误差，测量结果不准确，不能记录拉力与植物根系变形的对应关系；另一方面，在加力过程中，缺乏可靠的加力装置，靠人手直接施加的拉力是有限的、不稳定的，难以保证拉力沿着根系轴向缓慢均匀加载，还可能产生扭转力，不利于真实客观的反映植物根系轴向抗拉伸的实际情况，不能保证测试结果的准确性，也不能满足大量根系测试的需求。如果要利用其它材料已有的拉伸测试设备，如钢件的拉伸设备，由于这些设备都是大型的专用设备，不能移动到野外现场，因此，难以在野外现场开展植物根系抗拉伸实验测试，需将植物根系采集带回实验室进行测试，这种测试由于脱离植物生长的实际环境因而价值大大降低。一方面，采集回来的根系样本是有限的，没有在野外现场丰富，而且植物根系从遥远的野外现场带回实验室，由于出土时间长，容易导致根系失水变干，抗拉伸力学特性变化，测试结果不能反映其在土壤中的真实情况；另一方面，这些大型专用实验设备没有针对根系的夹持装置，容易把根夹坏，降低实验成功率。因此开发一种能测试植被根系力学特性的实验装置，特别是能在野外环境下现场测试植被根系力学特性的便携式实验系统有着极其迫切和重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的，在于针对植物根系固土护坡科学研究及实验测试的需要，提供一种结构简单、使用和携带方便、能在野外植物生长现场对植物根系抗拉力学特性(包括抗拉强度、变形、应变、拉伸弹性模量)进行准确测试的植物根系力学特性测试系统.

本实用新型的目的是这样实现的：本实验系统由机械装置、测试系统、笔记本电脑29及测试记录软件30组成。所述机械装置包括：由机架基座1、机架立柱2、V字形导轨3、机架顶部4、基座调平螺钉15组成的固定机架，其中，所述机架顶部4中心有一通孔；由两外侧装有导向轮的升降台12、挂钩10、牵引螺杆7、牵引基座5组成的垂直导向牵引机构，其中，所述牵引基座5由轴承支撑座21、圆锥滚子轴承22、转轮23构成，所述转轮23中心轴线方向开有内螺纹通孔；由具有相同的结构的上夹持机构11和下夹持机构13组成的根系夹持机构，上、下夹持机构由左右两块相同且夹持面相向的U型夹持块16、17及夹紧螺拴18、封闭螺栓19组成；所述测试系统由左、右红外测距传感器24、25、拉力传感器9、拉力变送器26、数据采集卡28、传感器电源模块27构成。