[發明專利]稱重式蒸滲計

無效

• 申請號: 201310014273.7
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103091197A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 楊興國;張旭東;李曉峰;孔令旺;黨選發;馬鵬里;楊啟國;柯曉新;徐國昌;閆敬澤;陳尚德;林日暖
• 申請（專利權）人: 甘肅省氣象局
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張晉

技術領域

本發明涉及一種用于監測農田土壤水分蒸散與滲漏的裝置，特別是一種稱重式蒸滲計。?

背景技術

農田蒸散量是地表水分平衡中的重要組成部分，在區域和全球水分平衡中具有重要意義。準確測定農田蒸散量是有效利用地表水資源的前提條件之一。蒸滲計（Lysimeter）是根據地表水分平衡原理研制的一種儀器，作為直接測定農田蒸散量的設備，目前在國內外被廣泛使用。?

蒸滲計是根據水量平衡原理設計的一種用來測量農田水分蒸散的儀器，可分為稱重式和非稱重式兩種，參見：朱字璽．美國農業氣象和農田蒸散研究[J].氣象，1996，22(6)：3－9。主要用來測試農田土壤水分蒸發和作物蒸騰所散失的總水量及土壤水分滲漏，同時可以監測降雨量，凝結水及沙塵天氣的干濕沉降等。國內外稱重式蒸滲計按照其測量原理不同，主要可分為機械稱量式蒸滲儀、壓力傳感器稱重式蒸滲計、液壓式蒸滲計、水力蒸發器等4種類型，參見：楊正明，金一鍔．農業氣象儀器原理[M]．北京：北京農業大學出版社，1989，236－246。其共同特點是利用傳感器測定盛土容器中因土壤蒸發、作物蒸騰、滲漏、降水或灌溉而引起的土壤水分重量變化。?

由于蒸滲計自重較大，如采用直接測量，即使是高精度傳感器依然無法達到測量精度。平衡抵消蒸滲計的固定重量部分，既“死”負載的方法較多，如：機械杠桿原理、動滑輪原理、液壓原理等，但制作工藝復雜，不利于建成后的維護，另外，造價較高，有的甚至占到整個設備造價的50%以上。?

發明內容

本發明提供一種稱重式蒸滲計。?

本發明的稱重式蒸滲計包括：一個用金屬材料制成的內桶和一個置于內桶外的外桶，在外桶之內設置有絕熱材料，在內桶內充填有與被監測地相同土質土壤，土壤的上表面與內桶的上邊緣間留有一個防水沿，在內桶的土壤內分別安放有水分、溫度和熱通量傳感器，傳感器的檢測信號輸出線與設置于外桶外的信號采集控制器相連。在外桶下底之上與內桶的下底之下設置有三個用于支撐內桶及其內土壤固定質量的壓縮彈簧和用于檢測出內桶及其內土壤固定質量的變量的壓力傳感器。?

本發明的稱重式蒸滲計，在內桶內設置有至少一套水分、溫度和熱通量傳感器，且每套水分、溫度和熱通量傳感器設置于同一高度的平面上。?

本發明的稱重式蒸滲計，在桶內土柱下的反濾層設置有由若干根多孔陶瓷管呈放射狀布置構成的補水裝置，補水裝置的供水管與水泵相連。?

本發明的稱重式蒸滲計中連通補水裝置的供水管的水泵通過檢測水分、溫度和熱通量傳感器的信號采集控制器進行控制。?

本發明中3個稱重傳感器采用并聯連接，通過補償接線盒與數據采集器相連接，以減少傳感器靈敏度不一致引起的誤差。由于土桶的重量變化，引起傳感器應力變化產生微伏級的電壓信號，再經屏蔽傳輸電纜送往前置放大器進行放大濾波，又經過A/D轉換將模擬信號轉換為數字信號，由計算機數據采集軟件采集此數字信號進行量化，并保存。?

本發明的如下優點：?

1、本發明的蒸滲計由于采用了強力彈簧預先抵消了蒸滲計的固定重量部分，既“死”負載，然后用靈敏度較高的稱重傳感器測量其“活”負載的重量變化，再通過數據采集器把測得的重量變化值轉化為與水面蒸發和降水量對應的高度變化值。因此有較高的測量精度和靈敏度。?

2、因本發明采用了內外桶雙層設計，并且在外桶內壁上設置有絕熱材料，減少了桶內土壤與周圍空氣之間的熱量側向交換，使桶內土壤的熱狀況與被監測處的周圍大田的情況相一致，提高了檢測的代表性。?

3、本發明在內桶內采用了在不同高度的平面上設置多套土壤濕度、溫度和?熱通量傳感器的結構，可以實時監測桶內外土壤水分、溫度和熱通量的差異，用于定量分析它們之間的差異，使整個系統的檢測更具有代表性。?

4、本發明在桶內土柱下的反濾層設置有由若干根多孔陶瓷管呈放射狀布置構成的補水裝置，補水裝置的供水管與雙向水泵相連，如此形成本發明的水分平衡系統，這一系統可以根據土桶和周圍大田之間的土壤水分差異自動給原狀土補充和抽取水分，確保原狀土與周圍大田的土壤水分保持一致，保證所測蒸散量的代表性。?

5、本發明在桶內土柱下的反濾層設置有由若干根多孔陶瓷管呈放射狀布置構成的補水裝置，補水裝置的供水管與雙向水泵相連，如此形成本發明的水分平衡系統，這一系統可以根據土桶和周圍大田之間的土壤水分差異自動給原狀土補充和抽取水分，確保原狀土與周圍大田的土壤水分保持一致，保證所測蒸散量的代表性。?