[实用新型]数字式土壤梯温仪

说明书

本实用新型涉及一种测定土壤梯度温度用的测定仪器。

测定土壤梯度温度是了解土壤热状况和分布特征的常用方法。若测定时土壤原结构和地被物被挠动和破坏，改变了土壤与大气的热交换能力和土壤的导热系数、热容量等物理性状；或各梯级测点分布不在同一垂直轴线上，都将使测值偏离实际情况。目前国内外用于土壤梯度温度测定器械，基本上都是单测温点探头（包括曲管地温表和各种电子地温计），由于器械及测温探头结构的限制，测定时需在一定水平面内按照梯度要求深度挖坑埋设探头。这样原地被物和土体就受到了破坏和挠动。

本实用新型的目的在于向公众提供一种测定土壤梯温时可不挠动土体和破坏地被物，并保证各梯级测点分布在同一垂直轴线上，而且具有特别适于野外使用的各种性能的温度测定仪。

本实用新型采用的技术方案是以易成型、互换好，抗老化的铜－康铜热电偶为测温材料，并将其设计制作成插入式多温点梯级组合测温探头，热电偶自由端温度进行高精度自动补偿，并采用低功耗自动稳零放大电路、线性化电路、数字电路，以及DC－DC电源升压电路最终实现土壤梯度温度较高精度的直读。

具体技术措施是：设计制作出一只由感温锥、感温环、梯柱、手柄、接线盒、电缆插座所组成的多温点梯级组合测温探头（图1）。感温锥、感温环是不同梯温测点的感温体，一个梯点一只，由传热快、不易腐蚀的金属材料作成。热电偶的测端嵌入感温锥、感温环中，但与感温锥、感温环绝缘。感温环的设置一方面能使探头各方位与土壤有较好的接触，另一方面又能较快地将土壤热量传递予热电偶；感温锥除具有传递热量功能外，其另一作用是提高探头的压强，使其容易插入土中；梯柱的作用是按一定梯度测定要求将各个感温环隔离，并使其形成一个探头整体；用抗老化能力强、绝缘电阻大、不导热、既韧又坚硬的管状材料制作，梯柱内径大小以不影响探头强度和能方便穿过全部测定用热电偶丝为准；手柄为探头手执的地方，便于测定时探头的插入或拨出，也用坚实不导热的管状材料制作；接线盒和电缆插座的作用是连接各梯点热电偶和传导电缆。探头的各连接处均用环氧树脂等密封装，使其具有较好的防水性能；探头在地面露出部分（手柄和接线盒）其表面呈白色，减弱太阳辐射对探头的直接影响。

为了克服、减弱传导电缆和插头座对测值的影响，传导电缆应为铜－康铜补偿电缆。电缆的蕊数为（n＋1），其中n为探头的梯级测点数由铜偶丝加工而成，另一蕊用康铜偶丝加工而成作为共用。插头座（包括探头，电缆线、主机各处使用的）的蕊数为（n＋1），其中n为探头的梯级测点数，由铜材料加工而成。另一蕊为硬态康铜材料加工而成。

电路原理如图3。图3（a）为电源电路。集成直流升压电路IC₁和R₁、R₂、D₁、D₂、T₁、T₂、C₁、C₂及R₃、R₄、D_W1、D_W2将两节干电池电压（3V）提升到能满足测量电路正常工作需要的正负电压V^＋₁，V^－₁和基准电压V^＋₂，V^－₂。