[发明专利]体积置换法测土壤质量含水率和体积密度的装置及方法有效
| 申请号： | 201210343248.9 | 申请日： | 2012-09-14 |
| 公开（公告）号： | CN102866077A | 公开（公告）日： | 2013-01-09 |
| 发明（设计）人： | 雷廷武;马玉莹 | 申请（专利权）人： | 中国农业大学 |
| 主分类号： | G01N5/02 | 分类号： | G01N5/02;G01N9/02 |
| 代理公司： | 北京路浩知识产权代理有限公司 11002 | 代理人： | 韩国胜 |
| 地址： | 100193 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 体积 置换 土壤 质量 含水率 密度 装置 方法 | ||
技术领域
本发明涉及土壤质量含水率和体积密度测量领域，尤其涉及一种体积置换法测土壤质量含水率和体积密度的装置及方法。
背景技术
土壤质量含水率和体积密度的直接测量是相关研究和应用的基础，在土壤力学、作物栽培、农田灌溉、生态环境等研究和实践中十分重要。特别是随着水资源危机日益突出，国内外对节水农业研究都给予高度重视，土壤质量含水率成了节水农业研究中经常测定的项目。在生产建设、农业、水利等工程中，需要简便、快速测定土壤含水率。
目前，直接测量土壤含水率的方法主要有烘干称质量法或酒精燃烧法，作为直接测量土壤水分含量的唯一方法，其中烘干称质量法为标准方法。这两种方法是其他所有间接测量方法的基础，在测量精度上具有其它间接测量方法不可比拟的优势。传统测量含水率的烘干法比较费时间且不适合野外作业；酒精燃烧法消耗能源，测量精度相对较低。其他间接测量方法（如TDR、FDR、伽马射线、电容传感器、中子仪等），必须采用上述两种直接测量方法之一进行校准和标定，同时存在价格昂贵、不易操作、可能对人体危害较大等多方面的缺陷。因此，简单、方便的直接测量方法非常重要。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是，提供一种测量土壤质量含水率和体积密度的方法及装置，以克服现有技术费时耗力、浪费资源、价格昂贵且不易操作等缺陷。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种体积置换法测土壤质量含水率和体积密度的装置，所述体积置换法测土壤含水率和体积密度的装置包括控制器、取样容器、称量设备和饱和系统，控制器与称量设备连接，所述饱和系统包括预饱和池和供水设备。
优选地，所述取样容器底部设有排水支管。
优选地，所述取样容器为取样环刀。
优选地，所述控制器为计算机，通过数据线与称量设备连接，所述计算机中安装有测量控制软件。
优选地，所述称量设备为电子秤。
优选地，所述预饱和池中的水位低于取样容器中待测土样的上表面。
优选地，所述供水设备为滴水管。
本发明还提供了一种体积置换法测土壤质量含水率和体积密度的方法，包括以下步骤：
S1、在已知土壤颗粒密度ρs的条件下，取一定体积的所述土样，测得其初始质量；
S2、对所述土样进行预饱和处理；
S3、对所述经预饱和处理的土样进行持续供水，使其保持饱和状态，当土样的质量恒定不变时，测得其饱和时的质量；
S4、根据所述土样的体积V、土壤颗粒密度ρs、土样初始质量M1、饱和时土样的质量M2及水的密度ρw，通过公式计算得到所述土样的质量含水率和体积密度。
优选地，所述土样的土壤颗粒密度ρs取值范围为2600kg/m3至2800kg/m3，在本发明中设定常规土壤颗粒的密度为2653kg/m3，水的密度为1000kg/m3。
优选地，所述公式为：
Vs×ρs+Vw×ρw=M1
Vs×ρs+(Vw+Va)×ρw=M2
Vs+Vw+Va=V
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