Тепловой преобразователь потенциала влаги почвы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ («)911282

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 0%0879 (21) 2806316/18-25 (И) М. Кл.

G 01 N 25/56 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 070382, Бюллетень М 9

Дата опубликования описания 07. 03. 82

153) УДК551. 508. 7 (088. 8) Ф ,:, Р . 7 Ф„, 1

В.М.Могилевский, Ф.Ш,Ходжаев и М.Н,Яккер,. (. .! с

Агрофиэический научно-исследовательский институт (72) A8T0pbl изобретения (71) Заявитель (54) ТЕПЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОТЕНЦИАЛА

ВЛАГИ ПОЧВЫ

1 2

Изобретение относится. к измерительной технике, а именно к влагометрии и может быть использовано в устройствах, предназначенных для измерения потенциала влаги в почвах.

Известны тепловые преобразователи потенциала влаги почв, содержащие термистор с окружающим его нроволоч" ным нагревателем, заключенные в гипсовый пористый блок. При помещении теплового преобразователя в почву

B результате свободного влагообмена пористйй блок напитывается влагой, и через некоторое время потенциалы влаги в преобразователе и в окружающей. его почве выравниваются. Прн пропускании тока через нагревательный элемент температура термочувствительного элемента растет. Скорость роста температуры зависит от величины рассеяния тепла в блок, н, следовйтелъно, от влагосодержания н соответствующего ему потенциала влаги внутри пористого блока. Указанная скорость роста температуры и принимается за меру величины потенциала влаги почвы. Различие скоростей роста температуры при-изменении величины влажности пористого блока от влагонасыщенного до воздушносухого характеризует чувствительность теплового преобразователя и зависит, в основном, от материала, из которого выполнен пористый блок (1).

Недостатками такого преобразователя, помимо невысокой чувствительности, являются низкая стабильность характеристик из-за постепенного g разрушения гипсового блока под действием влаги н его малая механичес. кая прочность.

Известен тепловой преобразователь, в котором используется пористый блок из керамики, в центре которого располагается термистор, служащий одновременно нагревателем н термочувствительным элементом; Механическая прочность и стабильность ха-, рактеристик этого преобразователя значительно выше f2).

Однако чувствительность данного преобразователя не превышает 1,5.

Кроме того, применение термистора

25 приводит к зависимости показаний преобразователя от температуры почвы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является тепловой преобразователь, содержащий полуЗО проводниковый диод с нагревательной

91)282 спиралью, размещенной в пористом блоке. При пропускании тока нагрева через спираль тепловая волна распространяется в пористый блок, изменяя температуру полупроводникового диода, который служит термочувствительным элементом (3).

Однако чувствительность известного преобразователя мала и не превышает 2.

Целью изобретения является повы10 шение чувствительности теплового преобразователя потенциала влаги почвы.

Эта цель достигается тем, что пористый блок преобразователя, содержащего полупроводниковый диод с нагревателем, выполнен из порошкообразного абразивного материала (наполнитель) с высокой теплопроводностью, заключенного во влаго- 20 проницаемую оболочку.

Влагопроницаемая оболочка необходима для обеспечения механической прочности преобразователя и выполнена в виде цилиндрического стакана 25 из пористой керамики. Наполнителем служит абразивный порошок, изготовленный из какого -либо одного вида материала: электрокорунда, кварца, карбида бора или алмаза с размерами щ частиц от единиц до сотен микрон, т. е. размерами, соответствующими естественной дисперсности большинства почв.

На чертеже схематически изображен З5 предлагаемый преобразователь.

Влагопроницаемая оболочка 1, выполненная из пористой керамики, заполнена кварцевым порошком 2. В центре блока расположены проволочный 4О никелевый термочувствительный элемент 3 и нагревательная спираль 4 из нихрома.

Тепловой преобразователь перед измерениями вводят в почву. Для измерения потенциала влаги через на- 45 гревательный элемент 4 преобразователя пропускают ток и определяют скорость роста температуры термочувствительного элемента 3, например, по величине изменения его со- 50 противления. В сухой почве рассеяние тепла от нагревательного элемента мало из-за большого контактного теплосопротивления между частицами кварца. В этом случае скорость роста температуры, а следовательно, изменение сопротивления термочувствительного элемента велико. Во влажной почве, под действием почвенной влаги, заполняющей поры между частицами, порошок насыщается до равновесного значения влагосодержания, тепловой контакт между частицами улучшается, возрастает отдача тепла от нагревательного элемента и, соответственно, уменьшается, скорость .роста температуры термочувствительного элемента. Стабильность характеристик преобразователя достигается за счет высокой твердости частиц, обеспечивающей постоянство контактов между частицами, а значит, контактногб теплосопротивления.

Чувствительность предлагаемого преобразователя, характеризуемая отношением скоростей роста температуры термочувствительного элемента для сухого и полностью влагонасыщенного состояний, достигает 10 — 15, что в 5 — 10 раз больше, чем у известных тепловых преобразователей.

Формула изобретения

Тепловой преобразователь потенциала влаги почвы, содержащий полупроводниковый диод с нагревательной спиралью, размещенной в пористом блоке, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, пористый блок выполнен из абразивного порошкообрааного материала с высокой теплопроводностью, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Глобус А.N. Экспериментальная гидрофизика почв. Л., Гидрометеоиздат, 1969, с. 190.

2.BEoodworth М,Е. and Page Э.В.

Яо Ф sc i, sac. Amer Proc. l 957, чоЕ, 21,9 1, р. 11 — 15. .3.Phene С. Э., Hoffman G,7,, RauИпз S. Ь. ЯоИ sci, soc.Amer. Proc.

1971, чрС. 35, р. 27 — 33 (прототип), 91128?

Составитель A.Ïëàòîâà

Редактор И.Николайчук Техред М.Гергель Корректор A.Ференц

Заказ 1109/28 1 ираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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