Устройство для определения потенциала влажности почвы

 

О П И C А Н lH Е „.721726

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

1теслублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 1611,77.(21) 2543938/18-25 (51)М. Кл. с присоединением заявки №

G 01 N 25/58

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 150380, Бюллетень ¹ 10

Дата опубликования описания 180 380 (53) УДИ 543 ° 812 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.Ì.Ãëoáóñ, И,Б.Фогельсон и C М.Стернзат (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИ A г»

ВЛАЖНОСТИ ПОЧВЫ

20

30

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в агрометеорологии и в земледелии открытого и закрытого грунта. Известны устройства для измерения влажности почвы, основанные на изменении сопротивления сорбционного блока, помешенного в контакт с почвой (1). Сопротивление таких устройств изменяется не только от влажности почвы, но и от температуры и от концентрации солей в почве.

Ближайшим техническим решением, к предлагаемому изобретению является устройство для определения потенциала влажности почвы, содержашее датчик с термопреобраэователем и эталонным капиллярно-пористым телом и компенсатор (2).

Это устройство характеризуется периодичностью измерений, так как тепловой импульс, который возникает при пропускании тока, не должен выходить за пределы датчика в процессе одиночного измерения. Это

-.ðåáîâание диктуется тем, что на результат измерения не должно влиять .тепловое сопротивление контакта датчик-измеряемая среда, которое нестабильно во времени и зависит от струк туры»почвы. Кроме н ев о эможности проведения непрерывных измерений, эти устройства отличаются недостаточной стабильностью и воспроиэводимостью характеристик.

Целью изобретения является получение высокой точности измерений стабильности и воспроизводимости как периодических, так и непрерывных измерений и регулирование потенциала влажности почвы. то достигается тем, что в предлагаемом устройстве эталонное капиллярно-пористое тело окружено влагопроницаемым термовыравниваюшим экраном, соединенным с тепловым радиатором.

Термовыравниваюший экран датчика покрыт дополнительным слоем капиллярно-пористого тела.

Компенсатор выполнен в виде нагреваемого термопреобразователя, который помешен внутрь влагоиэолированного инерциального тела, причем инерционность и тепловое сопротивление компенсатора здекватны соответствумшим параметрам датчика при определенной влажности.

721726

Формула изобретения

SS бО

На чертеже приведена конструкция предлагаемого устройств а.

Подогревной термопреобразователь датчика 1 помещен внутри капиллярнопористого тела 2, которое окружено тепловым влагопроницаемым экраном

3 и адсорбирующим капиллярно-пористым телом 4. Экран 3 соединен с радиатором 5. Подогревной термопреобразователь компенсатора 6 размещен внутри инерционного тела 7, которое, в свою очередь, окружено экраном d, имеющим также тепловой контакт с радиатором 5. Все устройство помещено в измеряемую среду 9.

Для определения потенциала влаги

Или влажности почвы устройство .помешают в почву, выдерживают необходимое время для насыщения капиллярнопористого тела влагой и выравнивания температур почвы, датчика и компенсатора.

Термопреобразователи нагреваются косвенным или пРямым (током, проходящим через термопреобразователи) нагревом. Тепло, выделяющееся в термо- 25 преобразователях, проходит по капиллярно-пористому и инерционным телам, поступает на тепловой экран и далее через радиатор передается почве.

ТемператуРа термопреобразователей 3Q зависит от выделяющейся на них мощности, теплового сопротивления термопреобразователь-среда, а в динами,ке — также от массы и теплоемкос и термопреобразователей и окружающих .х тел. Тепловое сопротивление капиллярно-пористых тел зависит от влажности почвы.

Конструкция и теплофизические параметры инерционного тела выбирают так,чтобы рост температуры (инерционность) и максимальный нагрев (тепловое сопротивление) у обоих термопреобразователей были бы одинаковы при некоторой определенной влажности почвы. Эту влажность назовем 45 опорной, Если влажность измеряемой среды будет больше (меньше) опорной влажности, то тепловое сопротивление капиллярно-пористого тела датчика будет соответственно меньше (больще) теплового сопротивления датчика при опорной влажности. Аналогично и температура термопреобразователя датчика будет меньше (больше) температуры датчика при опорной влажности, т.е ° температуры компенсатора.

Разность между температурами тер-мопреобразова геля датчика и термопреобразователя компенсатора будет однозначно зависеть от влажности почвы, Следователыо, .и выходной сигнал .дифференциальной схемы, в которую обычно включаются термопреобразователи, будет однозначно зави .еть от потенциала влаги в поч1е.

В качестве термопреобразователей могут быть использованы терморезис— торы, термотранзисторы и др.элементы.

Тепловой экран должен обеспЕчивать постоянное поле температуры вокруг датчика, т.е. равенство температур по всем точкам экрана. Конструктивно экран датчика может представлять собой, например, цилиндр с отверстиями для ввода влаги внутрь цилиндра.

Компенсатор также полезно помещать в тепловой экран, который может быть герматизирован и иметь даже тепловую изоляцию от почвы. Тепловые экраны датчика и компенсатора должны иметь хороший тепловой контакт между собой и радиатором.

Для того, чтобы тепло через окна в экране не подходило к границе датчик-измеряемая среда, тептовое сопротивление которой нестабильно и невоспроизводимо, окна выполняют маленькими. Кроме того, с помощью дополнительного слоя капиллярнопористого тела граница датчик-измеряемая среда удаляется от теплового экрана на расстояние большее, чем определяющий размер oTBFQcTH, в экране. Дополнительный слой может иметь тот же состав и структуру, что и основная часть капиллярнопористого тела, а в ряде случаев может и отличаться от него.

В ряде случаев бывает полезным поверхность капиллярно-пористого тела покрыть гидрофобным, крупнопористым веществом с тем, чтобы вода попадала к капиллярно-пористому телу через газовую, а не жидкостную фазу. Датчики с таким покрытием меньше загрязняются почвой.

1, Устройство для определения потенциала влажности почвы, содержащее датчик с термопреобразователем и эталонным капиллярно-пористым телом и компенсатор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и стабильности определения, эталонное капиллярно-пористое тело окружено влагопроницаемым термовыравнивающим экраном, соединенным с тепловым радиатором.

2, Устройство по п.1, о т л ч а ю щ е е с я тем, что, термовыравнивающий экран датчика покрыт дополнительным слоем капиллярно-пористого тела.

721726

7 б 5

Составитель A.Ïëàòoâà

Редактор И.Шубина Техред Н.Ковалева Корректор H.Âåñåëîâñêàÿ

Заказ 122/35 Тираж 1019 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.1 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб .,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

3. Устройство по пп.1 и 2,о т л ич а ю ш е е с я тем, что компенсатор помешен во влагоизолированное инерционное тело.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

1. Берлинер М,А. электрические измерения, автоматический. контроль и регулирование влажности, M-Л., 1965, с.363.

2. Авторское свидетельство СССР

9 436273, кл.Ю 01 N 25/581, 1971 (прототип).