[實用新型]一種用于測量土壤壓實的試驗平臺

有效

• 申請號: 201520584873.1
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN204989174U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 王慶杰;王憲良;李洪文;何進;李問盈;張翼夫;鄭侃
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01L1/14
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本實用新型屬于農業耕作技術范圍，特別涉及一種用于測量土壤壓實的試驗平臺。

背景技術

近年來，隨著我國農機購置補貼和土地流轉政策的進一步實施，我國大中型農業機械保有量持續上升，大大提高了農業生產效率，農業機械化進程有了長足的進步。這些大中型農業機械在田間工作，提高作業效率的同時破壞土壤結構，導致土壤壓實，影響土壤可持續發展。

從20世紀80年代，我國開始進行農田土壤壓實方面的研究，經過幾十年研究，定性地總結出了土壤壓實過程中土壤物理性狀變化規律，而對土壤壓實進行定量表達的研究進展比較緩慢。因為不同地區土壤類型、土壤含水量等條件不同，農機對土壤的壓實效應結果也不同，所以需要發明一種測量土壤壓實的方法，來定量測量土壤壓實。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的不足提供一種用于測量土壤壓實的試驗平臺，其特征在于，該試驗平臺是在沿著輪胎行走方向和垂直于輪胎行走方向上一塊土壤范圍內設置土槽，在10cm深的土槽中鋪放應力傳感器，用于測量輪胎-土壤接觸面應力分布；設置一個土壤剖面，在該土壤剖面上，且在輪胎行走位置，從上至下依次鋪放應力傳感器，用于測量不同深度土壤應力變化。

所述土壤剖面制作成深度H為1m，長度L為1.2m的土壤剖面。

所述應力傳感器是指一種體積為φ10mm×15mm的較小體積的傳感器，用于測量應力大小的傳感器，由堅硬的鋼鐵外殼以及內部的電容式傳感器組成；將測得的數據通過信號放大器和數據采集卡連接到PC機。

所述土槽中應力傳感器的鋪放是在沿著輪胎行走方向土槽中，至少鋪放5個應力傳感器；每兩個應力傳感器之間間隔大于等于5cm；在垂直于輪胎行走方向的土槽中鋪設5個傳感器，傳感器間隔距離根據輪胎-土壤接觸面印跡寬度決定為測量豎直方向應力傳遞，在土壤剖面上的應力傳感器安裝深度分別為10cm、30cm、50cm、70cm、90cm，即是應力傳感器之間間隔為20cm。

本實用新型有益效果是與現有技術比，在田間試驗的條件下，通過埋設的應力傳感器對農機作業過程中輪胎-土壤相互作用產生的應力在豎直方向的傳遞情況，及在輪胎-土壤接觸面應力分布情況進行測量，從而揭示輪胎-土壤接觸面應力分布規律和土壤應力傳遞規律；具有以下優點：1、實驗是在田間農業機械工作環境下完成的，實驗環境真是、客觀的體現農業機械對田間土壤碾壓情況。2、傳感器安裝時充分考慮了因為土壤處理或者傳感器鋪放引起的實驗誤差，傳感器之間間隔一定距離放置、傳感器在剖面安裝時距離剖面一定距離、傳感器鋪放好之后將表層10cm土壤回填壓實到原來土壤狀態進行實驗。3、在大量實驗的基礎上進行數據分析，函數擬合，保證了結果的準確性；對土壤應力狀態進行了簡單化分析，使復雜的土壤應力狀態變得簡單易于總結規律。

附圖說明

圖1為本實用新型的測量輪胎-土壤接觸面應力分布土槽設置和傳感器安裝示意圖

圖2為土壤剖面以及傳感器安裝方式示意圖

圖3為的鑿洞法安裝傳感器示意圖

圖4為土壤應力狀態分析示意圖，其中a)表示任意角度土壤應力狀態分析示意圖；b)土壤正應力分析示意圖；c)土壤壓應力分析示意圖。

圖5為傳感器構成及數據傳輸示意圖

具體實施方式

本實用新型提供一種用于測量土壤壓實的試驗平臺，下面結合附圖予以說明。

如圖1所示，該試驗平臺是在試驗田中設置土槽，用來測量輪胎-土壤接觸面應力分布情況。具體方法是在沿著輪胎行走方向在一定區域內將土壤10cm以上的表層土壤清除掉，形成土槽，土槽的尺寸為輪胎-土壤接觸面印跡尺寸，深度為10cm；將應力傳感器依次鋪設到土槽當中，沿著輪胎行走方向，至少鋪放5個應力傳感器，每兩個應力傳感器之間間隔50mm，以防應力傳感器距離太近影響土壤應力，并且應力傳感器的排列要在土槽的中間，以便于農機在行走時，在雷達的幫助下輪胎中心行走在應力傳感器排列線上面；在垂直于輪胎行走方向，在土槽中鋪設傳感器時，鋪設5個應力傳感器，應力傳感器間距根據輪胎-土壤接觸面印跡寬度決定，應力傳感器鋪設完畢將清除掉的土壤回填到土槽當中，壓實到土壤原始狀態。對土壤-輪胎接觸面應力測量包括兩個方向：沿著輪胎行走方向和垂直于輪胎行走方向。