Датчик влажности почвы

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении физических свойств почвы в сельском хозяйстве , агрометеорологии и мелиорации. Цель - сокращение трудоемкости проведения измерения влажности почвы. Датчик содержит полый цилиндрический корпус с накидной гайкой.и с отверстиями дпя удаления излишка анализируемой пробы, внутри которого уста .новлены поршень, датчик температуры, йембрана с датчиком давления, термоэлектрическая батарея, выполненная в форме полого цилиндра, и фиксатор. Кроме того, в него дополнительно введены упор с возможностью вращения бтноситально гайки и продольного перемещения относительно внутренней поверхности корпуса, пружина с нормированным усилием сжатия; которая жестко связана с упором и днищем поршня, который выполнен nojibiM и в него установлена термоэлектрическая батарея, причем на внутренней поверхности нижней части юбки поршня выполнен срез на толщину стенки поршня под углом к его внутренней поверхности, а фиксатор установлен в корпусе с возможностью ограничения движения поршня относительно корпуса. Образец почвы помещается внутрь корпуса, на него наворачивается гайка с упором, пружиной с нормированным усилием сжатия и поршнем. При вращении гайки поршень , преодолевая усилие сжатия пружины , формирует почвенный образец с однаковой плотностью и с одинаковым объемом от измерения к измерению. Излишкипочвы удаляются через отверстия . В момент срабатывания фиксатора поршень перекрывает эти отверстия и включается термоэлектрическая батарея , вызывая охлаждение почвы. Вода, находящаяся в почве, расширяется и вызывает деформацию мембраны с датчиком давления. Изменение температуры .регистрируется датчиком температуры. Об измеряемой влажности почвы судят по изменению давления и температуры. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) 4 G 01 N 25 56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕЙИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ! (21) .4180714/30-25 (22) 13.01.87 (46) 07.07.88. Вюл. К 25 (71) Специальное опытное проектноконструкторское технологическое бюро

СО Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И.Ленина (72) А.Ф.Алейников (53) 621. 317.39.275(088.8) (56) Емельянов В.А. Почвенные влагомеры. — Земледелие, 1984, Р 12, с. 41-43..

Авторское свидетельство СССР

Р 1268123, кл. G 01 N 25/56, 1984. (54) ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении физических свойств почвы в сельском хозяйстве, агрометеорологии и мелиорации.

Цель — сокращение трудоемкости проведения измерения влажности почвы. Датчик содержит полый цилиндрический корпус с накидной гайкой и с отверстиями для удаления излишка анализируемой пробы, внутри которого уста.йовлены поршень, датчик температуры, мембрана с датчиком давления, термоэлектрйческая батарея, выполненная в форме полого цилиндра, и фиксатор.

Кроме того, в него дополнительно введены упор с воэможностью вращения относительно гайки и продольного перемещения относительно внутренней поверхности корпуса, пружина с нормированным усилием сжатия," которая жестко связана с упором и днищем поршня, который выполнен полйм и в него установлена термоэлектрическая батарея, причем на внутренней поверхности нижней части юбки поршня выполнен срез на толщину стенки поршня под углом к его внутренней поверхности, а фиксатор установлен в корпусе с возможностью ограничения движения поршня относительно корпуса. Образец почвы помещается внутрь корпуса, на него наворачивается гайка с упором, прус жиной с нормированным усилием сжатия Е и поршнем. При вращении гайки поршень, преодолевая усилие сжатия пружины, формирует почвенный образец с однаковой плотностью и с одинаковым объемом от измерения к измерению.

Излишки- почвы удаляются через отверстия. В момент срабатывания фиксатора поршень перекрывает эти отверстия и включается термоэлектрическая батарея, вызывая охлаждение почвы. Вода, находящаяся в почве, расширяется и вызывает деформацию мембраны с датчиФ ком давления. Изменение температуры ,регистрируется датчиком температуры.

Об измеряемой влажности почвы судят по изменению давления и температуры.

1 ил.

1408328

Изобретение относится к измеритель1 ,ной технике и может быть использовано дпя измерения влажности почвы в агрометеорологии, мелиорации и сельс- 5 ком хозяйстве.

Цель изобретения - с кращение трудоемкости проведения измерений влажности почвы, На чертеже представлена конструкция датчика для измерения влажности почвы..

Датчик содержит корпус 1, накидную гайку 2, упор 3 с подшипником 4, пружину 5 с нормированным усилием сжатия, поршень 6, термоэлектрическую батарею 7, фиксатор 8, выполненный, например, в виде конуса"искателя 9, пружины 10, упора 11, втулки 12,и ручки 13, мембрану 14 с,датчиками давления 15 и температуры 16, теплоиэоляционный кожух 17, основание 18 и электрический разъем 19.

Корпус 1 выполнен в виде полого щилиндра с фланцем 20 и отверстиями 25

21 для удаления излишков анализируемой почвы. На,наружной поверхности корпу- са I изготовлена резьба 22. В корпусе изготовлено специальное отверстие для установки механического фиксатора 8. Для установки разъема 19 в нижнем торце корпуса 1 изготовлены резьбовые отверстия 23. Накидная гайка 2 имеет внутреннюю резьбу 24 для наворачивания ее на корпус 1 ° Для обеспечения удобной работы при наво рачивании гайки 2 на ее внешней по; верхности изготовлена накатка (не по казана). В специальное углубление в гайке 2 запрессован подшипник 4 с упором 3, который имеет отверстие 25 дпя электрических выводов 26 термоэлектрической батареи 7 ° Вводы 26 могут быть выполнены в виде витой пары с упругими свойствами, что позволяет при движении поршня 6 во время работы растягивать или сжимать эти выводы без их повреждения (не показано).

Упор выполнен, например, в виде полой оси, оканчивающейся цилиндрической шайбой 27 с большим, чем у оси, диаметром. Шайба 27 имеет ушки 28 с отверстиями для жесткого крепления пружины 5. Поршень 6 выполнен полым и в нем установлены и закреплены теплоизоляционный кожух 17 и термоэлектрическая батарея 7, внутренняя поверхность которой отшлифована (для исключения налипания почвы в процессе работы). В. нижней части юбки поршня изготовлен срез. В поршне 6 изготовлено углубление 29 для фиксирова- ния его движения с помощью фиксатора

8 при формировании почвенного образца. Днище поршня 6 имеет ушки 30 с отверстиями для жесткого крепления к нему пружины 5. Разъем 19 крепится к нижнему торцу корпуса 1 при помощи винтов 31. Корпус 1 устанавливается на жестком основании 18 и крепится, например, при помощи болтов 32 и гаек 33 ° Внутренняя поверхность корпуса l и внешняя поверхность поршня 6 обработаны с соответствующим классом чистоты, чтобы обеспечить продольное перемещение поршня 6 относительно .корпуса 1 Внутри корпуса установлена мембрана 14, выполненная, например, из теплопроводного материала, на которой установлены, например, при помощи клея датчики давления 15 и температуры 16 °

Датчик работает следующим образом.

Оператор путем вращения гайки 2 извлекает поршень 6 с пружиной 5 и упором 3 из корпуса l. Фиксатор в данном случае находится в исходном состоянии и упирается упором II в корпус 1. Почвенный образец 34 засыпается в корпус 1. Забор почвы с заданной глубины может производиться оператором с помощью серийно выпускаемых пробоотборников. Затем в корпус 1 устанавливается узел, включающий поршень б,пружину 5 и толкатель

3, и гайка 2 поворачивается на корпус 1. Фиксатор поворачивают на угол о

90 . Упор 11 фиксатора входит в специальное углубление, выполненное на внешней поверхности корпуса 1 и во втулке 12 .(не показано), и конусискатель 9 под воздействием пружины

10 сжатия давит на поверхность юбки поршня 6.

При вращении гайки 2 поршень 6, преодолевая усилие сжатия пружины 5, формирует почвенный образец. Излишки почвы удаляются через отверстия 21 корпуса 1 при достижении определенного критического усилия пружины 5. Перемещение поршня 6 происходйт до того момента времени, пока в углубление 29 не входит конус-искатель 9 фиксатора 8. Длина поршня 6, место установки. фиксатора 8 и отверстий 2I а также конструктивные размеры дву1408328

25

Фор мул а

ЭО

45 гих элементов датчика (и расстояния между ними) выбраны так, что при срабатывании фиксатора 8 поршень 6 перекрывает отверстия 21 корпуса 1.

Это необходимо для того, чтобы процесс расширения воды, находящейся в почве, воздействовал лйшь на мембрану 14 с датчиком 15 давления, вызывая ее деформацию. Поэтому материалы, из которых изготовлены корпус 1, поршень 6, термоэлектрическая батарея 7 и кожух 17, выбраны с малыми коэффициентами линейного и объемного расширения. Это необходимо для того, чтобы процесс охлаждения обра"-ца почвы не изменял их линейные размеры, в противном случае это приводит к изменению объема рабочей" камеры, .а следовательно, и к дополнительной погрешности измерения. Тогда при включении термоэлектрической батареи 7 за счет расширения воды (при охлаждении) объем образца увеличивается, а следовательно, и изменяется давление.

Так как мембрана может быть выполнена из теплопроводного материала и датчик

16 температуры установлен в месте от- сутствия деформаций, появляется возможность измерения температуры. В принципе датчик 16 температуры может быть установлен и внутри поршня- 7 и контактировать непосредственно с образцом 34 почвы. Зная разность температуры, изменения давления, можно определить влажность почвы.

Возможность формирования образца почвы с одинаковым объемом и одинаковой плотностью позволяет анализировать почвы с разными физико-механическими и другими свойствами. Датчик высокочувствителен, не сложен в изго» товлении и сборке, не требует специ" альной подготовки оператора, так как в датчике отсутствуют сложные регулировки, а эксплуатация и техническое обслуживание датчика просты. Реализация предлагаемого датчика позволит создать датчики с высокой точностью измерения влажности. Повышению точности измерения влажности способствует тот фактор, что в данном случае нет необходимости компенсировать дополнительную погрешность sa счет воздействия влияющих величин, таких как температура, плотность, эасоленность и т.п. Не исключено применение датчика для одновременного измерения температуры и механических усилий, что расширяет его функциональные возможности. Возможность анализа пробы почти малого объема (массы), небольшая потребляемая мощность термоэлектрической батареи создают предпосылки дпя проектирования компактных устройств для измерения влажности почвы.

От су тот ви е необходимо сти в точной дозировке почвы по объему и плотности сокращает время измерения и матери-. альные затраты, связанные с. применением дополнительных аналитических средств измерения, что позволяет снизить трудоемкость и сроки, а также повысить качество проведения работ при исследовании физических свойств почвы. изобретения

Датчик влажности почвы, содержащий полый цилиндрический корпус с накидной гайкой и с отверстиями для удаления излишка анализируемой пробы, внутри которого установлены поршень, датчик температуры, мембрана с датчиком давления и термоэлектрическая батарея, выполненная в форме полого цилиндра, и фиксатор, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью сокращения трудоемкости проведения измерений, в корпус введены упор с возможностью вращения относительно гайки. и продольного перемещения относительно внутренней поверхности корпуса, пружина с нормированным усилием сжатия, которая жестко связана с упором и днищем поршня, выполненного полым, в котором установлена термоэлектрическая батарея, причем на внутренней поверхности нижней части юбки поршня выполнен срез на толщину стенки поршня под углом к его внутренней поверх.ности, а фиксатор установлен в корпусе с возможностью ограничения движения относительно .корпуса.!

408328

Составитель A.Ïëàòoâà

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор И. Горная

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3304/46

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4