Устройство для определения влажности почвы

Международная патентная классификация:       A01G

Патент на изобретение №:      2019099

Автор:      Унгуряну Федор Васильевич[MD], Короновский Александр Дмитриевич[MD], Морару Федор Иванович[MD], Байку Валентин Васильевич[MD], Кокырца Петр Никитович[MD]

Патентообладатель:      Научно-исследовательский институт водных проблем и мелиорации Государственного водного концерна "Аква" (MD)

Дата публикации:      15 Сентября, 1994

Изображения

Использование: сельское хозяйство, мелиорация, может быть применено для определения влажности почв, засоленных при орошении минерализованными водами. Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить точность измерения влажности засоленных почв. Это достигается тем, что устройство для определения влажности почв содержит блок 1 датчиков, состоящий из датчиков 2, 3, 4 соответственно осмотического давления, капиллярного давления и температуры почвенного раствора, блоки 5, 6 связи, блоки 7, 8, 9 преобразования сигналов соответственно осмотического давления, температуры и капиллярного давления, блоки 10, 11 температурной коррекции, блок 12 компенсации осмотического давления и блок 15 регистрации сигналов. Датчик 2 осмотического давления состоит из корпуса 14, выполненного в виде штуцера из диэлектрического материала, насаженного на керамическую капсулу 16. Один конец штуцера, находящегося внутри капсулы 16, закрывается недеформируемой осмотической мембраной 15, проницаемой для воды и непроницаемой для ионов солей почвенного раствора. Второй конец штуцера посредством блока 5 связи соединен с блоком 7 преобразования сигналов. В корпусе штуцера выполнено боковое вертикальное отверстие, которое одним концом сообщается с внутренней полостью керамической капсулы 16, а другим с помощью блока 6 связи соединяется с блоком 9 преобразования сигналов. В полости керамической капсулы 16 размещен датчик 3 температуры, представляющий собой терморезистор 17. Блок 6 связи содержит сильфон 18. Устройство позволяет отдельно получать информацию о температуре почвенного раствора, о полном давлении почвенной влаги, а также о капиллярном и осмотическом давлении. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к мелиорации, и может быть использовано для определения влажности почв, засоленных при орошении минерализованными водами.

Известны устройства для определения влажности почвы, основанные на измерении электрического сопротивления почвы. В этих устройствах в качестве датчиков влажности используются небольшие блоки из гипса, нейлонового или стеклянного волокна. По величине измеряемого электросопротивления с помощью тарировочной кривой определяют влажность почвы.

Недостатками этих устройств являются: относительно большие погрешности в определении влажности; большая чувствительность датчиков к наличию растворенных веществ в почвенной влаге.

Наиболее близким по технической сущности является тензиометр для определения влажности. Устройство содержит керамический датчик, который помещают в почву на глубину, соответствующую измеряемой влажности почвы. Датчик связан с ртутным манометром, с помощью которого измеряется полный водный потенциал почвы. Влажность почвы определяют по тарировочной кривой. Однако определение влажности этим устройством в случае полива минерализованной водой или в засоленных почвах приводит к искаженным показаниям влажности из-за возникновения осмотического потенциала, на величину которого изменяются показания ртутного манометра.

Цель изобретения - повышение точности определения влажности засоленных почв.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения влажности почвы, содержащем блок датчиков, подключенный через измерительную схему к блоку регистрации, блок датчиков снабжен датчиками осмотического и капиллярного давления и температуры почвенного раствора, а измерительная схема оснащена двумя блоками связи, тремя блоками преобразования, двумя блоками температурной коррекции и блоком компенсации осмотического давления, при этом выход датчика температуры почвенного раствора через первый блок преобразования связан с первыми входами блока регистрации и первого и второго блоков температурной коррекции, вторые входы которых соединены с выходами соответственно, второго и третьего блоков преобразования, а входы последних через, соответственно, первый и второй блоки связи подключены к выходам датчика осмотического и капиллярного давления, причем, выходы первого и второго блоков температурной коррекции связаны с входами блока компенсации осмотического давления и вторым и третьим входами блока регистрации, четвертый вход которого связан с выходом блока компенсации осмотического давления, при этом, датчик осмотического давления выполнен в виде штуцера, герметично соединенного с датчиком капиллярного давления, нижний конец которого закрыт полунепроницаемой осмотической мембраной и выполнен наклонным.

Сущность изобретения заключается в следующем: в схему устройства вводится датчик осмотического давления, что дает возможность определить только компоненту осмотического потенциала влажности.

Полый потенциал влаги складывается из 3-х компонентов

д +

o +

p где

t - полный потенциал влажности;

д - гравитационный потенциал влажности;

o - осмотический потенциал влажности;

p - тензиометрический потенциал влажности.

Осмотический потенциал влажности, вызванный наличием солей в орошаемой воде определяется с помощью датчика осмотического давления, а вычитанием этого измеренного осмотического потенциала влажности из полного потенциала влажности, мы получаем тензиометрический потенциал влажности, соответствующий истинному содержанию влаги в почве

Таким образом, отличительный признак - блок датчиков с датчиками осмотического давления, герметично соединенные с датчиком капиллярного давления, устройством связи и блоком преобразования сигналов давления датчиком температуры, который посредством блоков температурной коррекции связан с блоком компенсации осмотического давления - существенен.

На фиг.1 представлена схема устройства для определения влажности почвы; на фиг. 2 - конструкция блока датчиков; на фиг.3 - вид тарировочной кривой Рк = f(w).

Устройство для определения влажности почвы содержит блок датчиков 1, состоящий из датчиков 2, 3, 4 соответственно осмотического давления, температуры почвенного раствора и капиллярного давления, блоки 5, 6 и блоки 7, 8, 9 соответственно преобразования сигналов осмотического давления, температуры и капиллярного давления, блоки 10, 11 температурной коррекции, блок 12 компенсации осмотического давления и блок 13 регистрации сигналов.

Выход датчика 2 осмотического давления связан с блоком 7 преобразования сигналов, выход которого соединен со вторым входом блока 10 температурной коррекции. Выход блока 10 температурной коррекции соединен с первым входом блока 12 компенсации осмотического давления и со вторым входом блок 13 регистрации сигналов. Выход датчика 3 температуры почвенного раствора связан с блоком 8 преобразования сигналов, выход которого соединен с первыми входами блоков 10, 11 температурной коррекции, а также с первым входом блока 13 регистрации сигналов. Выход блока 11 температурной коррекции связан со вторым входом блока компенсации осмотического давления и с четвертым входом блока 13 регистрации сигналов. Выход блока 12 компенсации осмотического давления соединен с третьим входом блока 13 регистрации сигналов. Датчик 2 осмотического давления (фиг.2) состоит из корпуса 14, выполненного в виде штуцера из диэлектрического материала, насаженного на снабженную мембраной 15 керамическую капсулу 16, служащую и как датчик 4 капиллярного давления. Один конец штуцера, находящегося внутри капсулы 16, закрывается недеформируемой осмотической мембраной 15 (проницаемая для воды и непроницаемая для ионов солей почвенного раствора), причем поверхность внутреннего конца штуцера выполнена наклонно для предотвращения возможность накопления пузырьков воздуха на поверхности мембраны 15. Второй конец штуцера посредством блока 5 связи соединен с блоком 7 преобразования сигналов. В корпусе 14 штуцера выполнено боковое вертикальное отверстие, которое одним концом сообщается с внутренней полостью керамической капсулы 16, а другим с помощью блока 6 связи связано с блоком 9 преобразования сигналов. В полости керамической капсулы 16 размещен датчик температуры представляющий собой терморезистор 17. Блок 6 связи содержит сильфон 18.

Устройство для определения влажности почвы работает следующим образом.

Керамическая капсула 16, герметично соединенная с блоками 5, 6 связи посредством штуцера, заполняется дистиллированной водой через боковое вертикальное отверстие путем погружения капсулы 16 в сосуд и созданием разряжения при помощи сильфона 18. Пространство между полупроницаемой осмотической мембраной 15, герметично соединенной с блоком 5 связи, заполняют дистиллированной водой. Затем керамическая капсула 16 с датчиками устанавливается в почву на требуемую глубину. В полевых условиях это осуществляют путем его погружения в предварительно пробуренную скважину или вдавливанием в стенку шурфа. Для более быстрого достижения полного равновесия между жидкостью в полости керамической капсулы 16 и почвенным раствором, при помощи сильфона 18 отсасывают объем жидкости, равный объему системы: датчик 4 капиллярного давления - блок 6 связи. При заполнении полости керамической капсулы 16 почвенным раствором, представляющим собой раствор солей, вследствие возникновения разности химического потенциала между почвенным раствором и дистиллированной водой, разделенными полупроницаемой мембраной 15, появляется осмотическое давление регистрируемое посредством блока 5 связи и преобразуемое блоком 7 в сигнал, корректируемый блоком 10 в зависимости от температуры почвенного раствора, контролируемой датчиком 3 сигнал от блока 10 поступает в блок 12 компенсации вычитается из величины сигнала, поступающего от датчика 4 капиллярного давления через блок 9 преобразования сигналов и блока 11 температурной коррекции. Выходной сигнал блока 12 передается в блок 13 регистрации сигналов. Откорректированный блоком 11 сигнал от датчика 4 капиллярного давления поступает и в блок 13 регистрации сигналов. Таким образом, в зависимости от потребностей можно отдельно получить информацию о температуре почвенного раствора, о полном давлении почвенной влаги, а также о капиллярном и осмотическом давлении. С помощью тарировочной кривой по величине капиллярного давления определяют истинную влажность почвы.

Был поставлен опыт: взятые образцы проб почвы поливали водой мин реализации - 4,8 г/л. Влажность измерялась одновременно тензиометром АМ-20-11 и данным устройством. Результаты приведены в таблице.

Из таблицы видно, что известный тензиометр уменьшает показания влажности на величину 4,5-10,3% , что в свою очередь приводит к перерасходу поливной воды на 30-40 м3/га. А данное устройство позволяет избежать этого недостатка.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ, содержащее блок датчиков, подключенный через измерительную схему к блоку регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения влажности засоленных почв, блок датчиков снабжен датчиками осмотического и капиллярного давления и температуры почвенного раствора, а измерительная схема оснащена двумя блоками связи, тремя блоками преобразования, двумя блоками температурной коррекции и блоком компенсации осмотического давления, при этом выход датчика температуры почвенного раствора через первый блок преобразования связан с первыми входами блока регистрации и первого и второго блоков температурной коррекции, вторые входы которых соединены с выходами соответственно второго и третьего блоков преобразования, а входы последних через соответственно первый и второй блоки связи подключены к выходам датчиков осмотичекого и капиллярного давления, причем выходы первого и второго блоков температурной коррекции связаны с входами блока компенсации осмотического давления и вторым и третьим входами блока регистрации, четвертый вход которого связан с выходом блока компенсации осмотического давления.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик осмотического давления выполнен в виде штуцера, герметично соединенного с датчиком капиллярного давления, нижний конец которого закрыт полупроницаемой осмотической мембраной и выполнен наклонным.

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 27-2000

Извещение опубликовано: 27.09.2000

Популярные патенты:

2387128 Система сбора отходов для отделения жидких отходов от твердых отходов

... ветвь конвейерной ленты имеет вогнутую форму. В поперечном сечении верхняя ветвь имеет самый нижний участок и боковые участки, отходящие вбок и вверх от самого нижнего участка. Верхняя ветвь наклонена в продольном направлении от верхнего ролика к нижнему ролику. Над и вдоль самого нижнего участка верхней ветви проходит дефлектор отходов. Сборники разделенных жидких и твердых отходов расположены вблизи верхнего ролика или вблизи нижнего ролика. Привод конвейера соединен с одним из роликов конвейера. Сборник жидких отходов может содержать открытый сверху контейнер и наклонный экран дефлектора твердых отходов, проходящий над открытым сверху контейнером. Система сбора отходов может ...

2204241 Способ определения поливных норм при капельном орошении томатов

... ...

2484613 Способ создания почвенно-растительного покрова при рекультивации нарушенных земель

... получение заявляемого технического результата.Промышленная применимость способа поясняется на примерах.В 2007-2010 гг. была проведена серия лабораторных опытов с применением экранов из кварца и кальцитсодержащих отходов обогащения апатит-магнетитовых руд рудника "Железный" (ОАО "Ковдорский ГОК"), содержащих карбонаты 40%, апатит 10-20%, магнетит 10-20%, флогопит, слюды 20-30%. В результате проведенных исследований отмечено активное проникновение корневой системы травяного покрова в экранирующий слой, быстрое его освоение и далее проникновение в загрязненный грунт, что указывает на снижение его токсичности.В 2010 г. были проведены полевые эксперименты, ...

2057432 Биологический состав кузнецова для подсочки деревьев, в том числе каучуконосов (варианты), и способ его приготовления

... в процессе химических реакций и превращений и тем самым заставить активно работать клетку, в результате чего обеспечить активный транспорт веществ, активизировать диссимиляцию сахаров, получаемых от фотосинтеза, за счет чего повысить осмотическое давление эпителиальных клеток перенхимы патологических ходов, с другой стороны, за счет подачи исходных веществ и их эквивалентов, а также пусковых ферментов, при участии природного наследственного механизма и генетического кода конкретного подсачиваемого вида, позволяет осуществить контроль обмена веществ на всех стадиях, в результате чего обеспечить более длительный контроль и более длительную работу клетки, что, в конечном счете, ...

2453090 Способ минимальной обработки почвы

... наступление этого периода можно старым «дедовским» способом: взять горсть почвы, сжать ее в комок, поднять на уровень пояса и опустить. Если комок при ударе о почву рассыплется - можно обрабатывать. В этот период проводили боронование боронами БГП-18, представляющими собой бороны гидрофицированные пружинные с шириной захвата 18 м. При этом использовался колесный трактор Т-150 К. Боронование вели на скорости не менее 14 км/час под углом 30-40° относительно работы дискатора осенью. Глубина обработки почвы пальцами борон регулируется на каждом поле согласно агротехическим требованиям. Это достигается изменением положения сектора на градусы. Таким образом, разбиваются ...

Еще из этого раздела:

2199195 Мостовая сельскохозяйственная платформа "сотка"

2403708 Устройство для полива сельхозрастений

2067832 Способ борьбы с грибковыми инфекциями растений

2473735 Электрический рыбозаградитель направляющего действия (варианты)

2494588 Лемех плуга

2295848 Способ дезинсекции и дезинфекции материалов зернового происхождения и устройство для его осуществления

2296457 Устройство для магнитно-импульсной обработки растений

2051553 Устройство для обезвоживания навоза

2245013 Устройство для обмолота легкоповрежденных культур на примере нута (варианты)

2282965 Разбрасыватель минеральных удобрений

Изобретения в сфере сельского хозяйства, животноводства, рыболовства

Устройство для определения влажности почвы

Изображения

Формула изобретения