[发明专利]一种差压式土壤基质势测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及无补水土壤基质势差压测量技术领域，具体涉及一种差压式土壤基质势测量装置。

背景技术

土壤基质势，作为土壤水势的重要组成部分，代表了土壤中水分的是能部分，是研究土壤水在土壤中的运动过程、运动规律的基础。在现有的水文研究中，土壤基质势是衡量土壤水分的一个重要指标，是进行农业生产、观测土壤水分的空间时间变化的一种重要测量手段。

对于土壤基质势的测量方法研究在国内外都有较长的发展历史，这些研究中测量的方法主要分为两类：直接测量与间接测量，直接测量又以水银负压计为主，例如公开号为CN204832185U，名为“一种刻度式水势测定仪”的发明专利，土壤基质势的大小通过水量的刻度来表示，这种方法虽然直观，但是必须人工进行读数，测量作业量达，费时费力，而且读数存在误差，不利于高精度的测量研究，间接测量中，比较突出的包括：利用电容变化以及热容变化的负压计。间接测量装置的“间接性”问题，往往导致测量精度不高、对土壤要要求大。另外，在水文研究中，需要对于数据进行记录分析，现有的数据记录方法偏向于人工记录，例如公开号为CN103792336A，名为“一种现场土壤水势测量仪及其使用方法”的发明专利，虽然解决了土壤基质势的测量，但是读数是通过负压计显示，需要人工现场记录。又如公开号为CN105850331A，名为“水肥一体化温室黄瓜负压灌溉系统”的发明专利，该系统虽然能实现自动灌溉，但是利用水量到达额定水量时自动加水的原理，不利于数据获取以及研究。

发明内容

本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种高强度、高精度的差压式土壤基质势测量装置。

为了实现上述目的，本发明所设计的差压式土壤基质势测量装置，包括差压传感器，上端开口的陶瓷头，所述陶瓷头由陶瓷套管密封，所述陶瓷套管内设置有差压传感器，所述差压传感器的一个压力感应口与陶瓷头内腔连通，另一个压力感应口与大气连通，所述差压传感器还与外部供电装置和信号接收装置连接。

进一步地，所述陶瓷套管顶端中部设置有输出接口电路，陶瓷套管顶端外围设置有打击盘，所述差压传感器通过输出接口电路与外部供电装置和信号接收装置连接。打击盘与陶瓷套管管口处于同一水平面，打击盘的设置方便将装置插入土壤中。

更进一步地，所述输出接口电路包括正极接口、负极接口和信号极接口，所述差压传感器的正极、负极和信号极分别连接在输出接口电路的对应接口上，所述正极接口与外部供电装置连接，负极接口接地，信号极接口与外部信号接收装置连接。接口电路实现了数据测量、装置供电与信号传输的一体化电路设计，各个部分独立运行，通过一个三线端子实现与外部设备的连接。节省了陶瓷头内部体积，为整个装置的便携性提供了基础。摆脱了以往产品中接口众多且标准不易统一的缺点。能适应多种外部数据收集器，可以根据外部接收装置标准灵活使用。

再进一步地，所述差压传感器上的压力感应口均通过尼龙管分别与陶瓷头内腔和大气连通。尼龙管的气密性以及柔韧性极好，有良好的可塑性，耐腐蚀，很好的利用了陶瓷头内的空间。

再进一步地，所述陶瓷套管通过带密封胶圈的螺纹卡口与陶瓷头连接。以保证整体装置的气密性以及测量结果的准确性。

再进一步地，还包括PCB板和焊接在PCB板上的的保护电路，所述保护电路由稳压管并联一个电阻和两个电容后与一个电阻串联组成，所述PCB板设置在陶瓷套管内，所述差压传感器的正极和负极连接保护电路后与输出接口电路连接。由于内部电路的集成度很高，电路集成在PCB板上，保护电路能防止测试数据受到干扰，并且在某一部分电路出现故障时能保证其他部分能够正常运作，因为所有电路集成在一块PCB板上，更换以及检修也更加方便。

再进一步地，所述PCB板通过卡口卡接在陶瓷套管内。由于装置的埋设需要一定的土壤深度，卡口的设计能让整个测量电路的稳定性更高，在一定程度上能缓解打击盘带来的冲击震动。

本发明的优点在于：利用差压的土壤基质势测量，适合于大部分土壤测量条件，具有高强度、高精度等特点。相对于以往产品，通过差压传感器测量土壤基质势，且把测量结果输送给外部信号接收装置，信号接收装置通过输出电压的大小与土壤基质势的大小成线性关系，通过绘制输出电压的变化曲线即可绘制实时的土壤基质势变化曲线。从而克服了自动化程度低、易受干扰等困难，降低了学习、使用成本低，有效的提高了我国水文研究方面的设备力量。利用差压测量土壤基质势，实现了物理量到模拟量的转化，配合外部设备进行数据的采集与处理，有效的提高了工作效率。该装置具有很高的科学价值。

附图说明