Тензометр

 

Изобретение относится к устройствам измерения величин, характеризующих доступность почвенной влаги, и может быть использовано в системах автоматического управления поливом в мелиорации. Цель изобретения - повышение точности измерений и технологичности изготовления устройства . Тензиометр выполнен в виде корпуса 1 с участками 2 из пористого материала и разделен на секции преобразователями 3, соединенными с передаточно-настроечным механизмом. Преобразователи выполнены в . виде камер образованных мембраной и расположенным под ней поршнем. Камеры сообщены с патрубком 8 для залива жидкости . Перед установкой в грунт осуществляют зарядку тензиометра водой и настройку секций последовательно от верхней к нижней. При изменении влагосодержания почвы, из секций происходит отсос влаги и в камерах возникает вакуум. Результирующий сигнал преобразуется в перемещение штока и воздействует на контактное устройство 16.1 ил. . Ё

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТ0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4777266/15 (22) 02.01.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Грозненское научно-производственное обьединение "Промавтоматика" (72) Н.Г.Чефонов, B.Â.Áîãà÷, Т,А.Чефонова, Л.П.Зиброва и M.È.Ðîìàùåíêo (53) 631.347.1 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N- 1335856, кл. G 01 N 7/04, 1986. (54) ТЕНЗИОМЕТР (57) Изобретение относится к устройствам измерения величин, характеризующих доступность почвенной влаги, и может быть использовано в системах автоматического управления поливом в мелиорации. Цель изобретения — повышение точности измереИзобретение относится к устройствам для измерения величин, характеризующих доступность почвенной влаги (локальный вакуум, возникающий в зоне корневой системы растений), и может быть использовано в системах автоматического управления поливом в мелиорации.

Известен тензиометр, состоящий из микропористого керамического наконечника, соединительной трубки, элементов индикации, информации и патрубка для залива жидкости с герметичной самоцентрирующейся пробкой.

Известен тензометрический датчик типа ИВД для контроля влагозапасов почвогрунтов при орошении, состоящий из микропористого керамического наконечника, соединительной трубки, патрубка для за. И,, 1723496 А1(я)5 G 01 N 7/04, А 01 G 25/00 ний и технологичности изготовления устройства. Тензиометр выполнен в виде корпуса 1 с участками 2 из пористого материала и разделен на секции преобразователями 3, соединенными с передаточно-настроечным механизмом. Преобразователи выполнены в, виде камер, оЬразованных мембраной и расположен н ым под ней порш нем. Камеры сообщены с патрубком 8 для залива жидкости. Перед установкой в грунт осуществляют зарядку тензиометра водой и настройку секций последовательно от верхней к йижней.

При изменении влагосодержания почвы, из секций происходит отсос влаги и в камерах возникает вакуум. Результирующий сигнал преобразуется в перемешение штока и возлива жидкости в герметичной самоцентрирующейся пробкой и элемента передачи информации, в качестве которого использовано реле измерения вакуума, состоящего из сил ьфон ного устройства, штока и передаточно-настроечного механизма с контактным устройством.

Известен тензиометр, содержащий корпус, пористый полый элемент, соединительную трубку, патрубок для залива жидкости с герметичной самоцентрирующейся и робкой, элемент передачи информации, состоящий из сильфонного устройства и передаточно-настроечного механизма с контактным устройством. В этом устройстве пористый элемент выполнен в виде нескольких изолированных частей, а .элемент передачи информации снабжен

1723496

20

25 рах1 вакуум высокий (более минус 0,4-0,5 кгс м ), то разделительный сильфон воспринимает результирующее давление, следовательно, точность измерения падает, Другим недостатком известного тензио- 30 метра является низкая технолОгичность из55 дополнительными сильфонными устройствами, соединенными тягами между собой и с передаточно-настроечным механизмом, при этом каждая часть пористого элемента автономно соединена с атмосферой.

Недостатком известного технического решения является пониженная точность измерения локального вакуума, возникающего B зоне корневой системы растений Ilo горизонтам почвы за счет возникновения эффекта влияния измерения вакуума в соседних горизонтах почвы на результирующее перемещение тяг и промежуточных механизмов перемещения. Эффект взаимного влияния возникает за счет того, что на сильфон, являющийся разделителем между соседними полыми керамическими микропористыми элементами, а следовательно, горизонтами почвы, оказывает влияние вакуум кэк в верхней, так и в нижней частях камер. В случае, если в верхней камере давление равно нулю (горизонт почвы наполнен водой), то это не оказывает влияния на измерение вакуума в нижнем горизонте. В случае, если в соседних горизонтах (камеготовления и настройки за счет плохой совместимости отверстий для залива воды в корпусе тензиометра, э также практически неразборности конструкции после сборки.

Кроме этого, в известной конструкции практически не использован принцип модульности (одинаковости) отдельных элементов, что также снижает технологичность устройства в целом, увеличивая его стоимость.

К недостаткам известного тензиометра можно отнести и то, что из-за сложности стыковки отдельных элементов конструкции нередки случаи разгерметизации отдельных камер устройства и, как следствие, частичная или полная потеря жидкости из соответствующей камеры. Это приводит к сокращению ресурса работы всего устройства в целом.

Цель изобретения — повышение точности измерений и технологичности изготовления устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в известном тензиометре,содержащем корпус с участками из пористого материала, разделенный на секции преобразователями, которые соединены с передаточно-настроечным механизмом,. и пэтрубок для залива жидкости, преобразователи выполнены в виде камер, каждая из которых обра35

50 зована мембраной и расположенным под ней поршнем и сообщена с патрубком для залива жидкости.

В предлагаемом техническом решении реализован принцип автономности работы каждой секции многоглубинного тензиометра разделенного мембранами. Автономность достигается созданием между измерительными промежуточных камер под атмосферным давлением. За счет этого, а также за счет разности площадей мембран и поршней влияние соседних измерительных камер сводится практически к нулю при любых перепадах вакуума между соседними камерами (горизонтами почвы).

Промежуточные камеры устройства сообщаются между собой посредством соединительного патрубка с резервуаром в верхней части. Внутренняя полость промежуточных камер, патрубка и резервуара заполнена жидкостью, находящейся под атмосферным давлением. Дозалив жидкости можно осуществлять во время нормальной работы тензиометра, не демонтируя его иэ почвы. На работе тензиометра дозалив жидкости не отражается. Возможна установка контактного устройства в резервуар с жидкостью для получения сигнала ухода жидкости по какой-либо причине.

Изделие обладает высокой технологичностью изготовления отдельных деталей и сборки в целом за счет того, что состоит иэ унифицированных модулей, позволяющих собрать тензиометр без специальной технологической оснастки.

На чертеже показана схема предлагаемого тензиометра.

Тензиометр содержит корпус 1 с участками 2 из пористого материала. Корпус 1 разделен на секции преобразователями, каждый из которых состоит из верхней 3 и нижней 4 камер. Камера 3 образована мембраной 5, частью корпуса 1, уплотнением 6 и снизу поршнем 7, а камера 4 — поршнем 7, уплотнением 6, частью корпуса 1 и участком, пористого материала 2. Все верхние камеры соединены между собой патрубком 8 для залива жидкости, в верхней части которого находится резервуар 9 с пробкой 10. Внутри корпуса 1, по его центру расположен разборный шток 11, который соединяет все мембраны 5 и поршни 7 с передаточно-настроечным механизмом, состоящим из рычага 12, пружины 13, винта 14, опирающегося на крышку 15 корпуса 1 и контактное устройство 16. Стыковка участков из материала 2 и частей корпуса 1 осуществляется через посредство ограничительных шайб 17.

Тензиометр работает следующим образом.

1723496

30

50 для залива жидкости

Подготовка к работе. Отвинчивают пробку 10, закрепляют тензиометр в подвешенном состоянии. Через резервуар 9 и патрубок 8 заливают заранее подготовленную кипяченую теплую воду. Отпускают пружину 13 с штоком 11 путем откручивания винта 14. Вода из патрубка 8 уходит в камеры 3 и 4. Доливают воду через патрубок 8 до переливания ее через края резервуара 9, Встряхивая тензиометр, доливают уходящую воду через патрубок 8. Все керамические элементы должны "запотеть".

Опускают тензиометр в сосуд с водой и подстраивают винтом 14 передаточно-настроечный механизм с устройством 16 так, что шток 11 находится в подтянутом положении (проверяется это по уровню воды в патрубке 8, вода не должна уходить), Вкручивают вакууметр в резервуар 9 (вместо пробки 10 и поднимают тензиометр так, что над поверхностью воды находится только верхняя секция (керамический микропористый элемент). При работе в испарительном режиме в нижней (измерительной) камере 4 создается вакуум за счет ухода части воды в микропористый элемент. За счет действия разности вакуума на мембрану 5 и поршень

7 создается разность давлений, перемещающих шток 11 с мембраной 5 и поршнями 7 вниз. Так как тензиометр полностью герметичен (патрубок закрыт вакуумметром) вся верхняя секция находится под вакуумом. По мере набора вакуума на вакуумметре подстраивают винтом 14 натяжение пружины

13 так, что при желаемой величине вакуума срабатывает устройство 16. Опускают тензиометр всеми секциями в воду. Влага поступает через микропористый элемент в камеру 4 верхней секции. Вакуум падает, вызывая переход штока 11 вверх и, следовател ьно, пере кл ючен ие устройства 16.

Далее следует повторить перечисленные операции с момента поднятия верхней секции и еще раз проверить настройку передаточно-настроечного механизма и верхней секции тензиометра, смонтировать на верхнем керамическом элементе рубашку (в виде хомута с трубкой), залить в рубашку воду. Этим самым имитируется горизонт почвы с НВ, равной 100%. При этом вакуум в верхней секции не поднимается. Теперь можно проверить вторую секцию тензиометра. Настраивают эту секцию так же, как и первую. Монтируют на втором керамическом элементе рубашку и настраивают третью (нижн юю) секцию тензиометра, Устанавливают тензиометр в месте, где предполагается производить контроль влажности почвы. Для этого пробуривают буром вертикальную скважину в почве на соответствующую глубину. Готовят суспензию почвы с водой и заливают ее в скважину. Вставляют тензиометр в скважину и присыпают у основания почвой, Работа тензиометра. Работа тензиометра основана на измерении локального (местного) вакуума, создаваемого корневой системой растений в результате их жизнедеятельности, Этот вакуум вызывает отсос капиллярной влаги из эоны расположения

15 керамического микропористого элемента.

Заполняя поры керамического микропористого элемента, вода начинает уходить из замкнутого пространства измерительной камеры 4. Вакуум при этом в измерительной камере повышается до момента страгивания штока вниз, Момент срабатывания определяется практически натяжением пружины 13, При движении штока 11 вниз он тянет за собой рычаг 12, который в свою очередь, переключает устройство 16. При дальнейшем продвижении штока 11 вниз образуется щель между уплотнениями 6 поршнем 7 и уступами корпуса 4, 3а счет перепада давления вода из промежуточной камеры 3 и патрубка 8 перетекает в измерительную камеру 4. Вакуум в ней падает.

Шток сдвигается под действием пружины 13 вверх, поворачивая рычаг 12 и возвращая (переключая) устройство 16 в прежнее положение, В случае, если полива не происходит, вакуум в измерительной камере 4 снова увеличивается и вновь повторяется цикл измерения до переключения устройства 16.

Таким образом, происходит измерение локальной области вакуума в каждом горизонте почвы. Измерение происходит в каждом горизонте (каждой секции тензиометра) независимо друг от друга.

Формула изобретения

Тензиометр, содержащий корпус с участками из пористого материала, разделенный на секции преобразователями, которые соединены с передаточно-настроечным механизмом, и патрубок для залива жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и технологичности изготовления преобразователи выполнень! в виде камер, каждая из которых образована мембраной и расположенным под ней поршнем и сообщена с патрубком

1723496

Р

Составитель H.×åôîíîâ

Техред M.Moðãåíòàë Корректор М.Демчик

Редактор Т.Горбачева

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1061 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, 4/5

Тензометр Тензометр Тензометр Тензометр 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к экспериментальному изучению физико-химических свойств газа и твердых тел и позволяет снизить трудоемкость определения сорбции газа углем за счет устранения диффузионных процессов

Изобретение относится к области измерительной техники, может быть использовано в горной промышленности для анализа состава рудничного воздуха и позволяет повысить точность анализа

Изобретение относится к области горного дела и позволяет повысить точность определения сорбционной емкости

Изобретение относится к материаловедению и предназначено для определения количества и состава продуктов газовыделения материалов

Изобретение относится к области, связанной с определением содержания диоксида углерода в воздухе

Изобретение относится к устройствам измерения влажности почвы и может быть использовано в системах автоматического управления поливом в мелиорации

Изобретение относится к медицинской технике и предназначено для прижизненных исследований кинетики процессов транспорта через живые клеточные мембраны в нативные биологические образцы

Изобретение относится к определению концентрации газов при избирательном поглощении исследуемого компонента химреактивом-абсорбентом, может быть использовано в химической и металлургической промышленности и позволяет повысить точность измерения и сократить время анализа

Изобретение относится к сельскому хозяйству , к автоматизации полива сельскохозяйственных культур

Изобретение относится к автоматизации орошения сельскохозяйственных культур и предназначено для полива садов и виноградников

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в многооперационных дождевальных машинах при, орошении животноводческими стоками

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в поливных агрегатах с гидродвигателями, работающими за счет энергии воды

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для орошения деревьев и кустарников

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при поливе с/х культур по бороздам и полосам

Изобретение относится к очистке почв и может быть использовано при рекультивации загрязненных земель

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в орошаемом земледелии для автоматизации управления процессами обслуживания широкозахватных дождевальных машин

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности к системам защиты многоопорных дождевальных машин

Изобретение относится к устройствам для полива растений - различных овощных культур, клубники, цветов на садовых участках , в парниках и теплицах

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к механизации полива, и может быть использовано для орошения сельскохозяйственных культур путем дискретной подачи воды в очаги увлажнения
Наверх