[發明專利]一種基于電解原理的樣品水勢測量方法及系統

有效

• 申請號: 201611152751.0
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106645331B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 梁明武;蘆新建;賀康寧
• 申請（專利權）人: 嘉成林業控股有限公司
• 主分類號: G01N27/27
• 分類號: G01N27/27;G01N27/30
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

本發明公開了一種基于電解原理的樣品水勢測量方法及系統，方法包括：取體積為V(m³)、溫度為t(℃)的被測氣體通入設有涂有P₂O₅的電極的電解室測量氣體含水量，在電解室中用涂有P₂O₅的電極對被測氣體內的水分進行電解；根據電解的化學反應式所確定的電解反應所需電子的摩爾數為氣體中水分摩爾數的2倍關系，計算出電解反應結束時消耗電子摩爾數2n(mol)確定被測氣體中水分的摩爾數為n(mol)；計算得出被測氣體的水氣分壓P和溫度為t時的飽和水汽壓P_s，根據相對濕度與水勢的關系計算得出被測氣體的水勢Ψ。該方法巧妙利用電解原理確定被測氣體中水分的摩爾數，進而簡單方便計算出被測氣體水勢Ψ，其參數簡單，測量范圍大，速度快，測量結果準確。

技術領域

本發明涉及水勢測量領域，尤其涉及一種基于電解原理的樣品水勢測量方法及系統。

背景技術

目前用于測量水勢的儀器種類很多，其測量原理主要有露點法、壓力室法、張力計法等。采用露點水勢儀對樣品水勢進行測量時，需要設定的參數較多，且設定復雜，不同水勢范圍的材料在測量時需要有不同的參數設置，且露點水勢儀測量的絕對誤差一般在0.05MPa左右，對于水勢較高的材料測量精度較差；用壓力室法一般用于測量植物材料的水勢，雖然壓力室法測量結果準確，但測量時需要有配套的壓縮氣體鋼瓶，觀察時還需要有放大鏡配合來觀測植物材料切口處的水滴出現情況，儀器設備比較笨重，且帶有一定的危險性，能夠測量的材料和測量的范圍都比較有限；張力計是用于測量土壤水勢的儀器，測量時需要將張力計提前埋入欲測量的土壤深度24h以上，切要保證陶瓷頭與待測土壤緊密接觸，其測量范圍在0～-0.08MPa之間，測量范圍很窄，測量時間較長，使用不便。

發明內容

基于現有技術所存在的問題，本發明的目的是提供一種基于電解原理的樣品水勢測量方法及系統，其簡單且準確，能解決目前常用水勢測量方法測量精度較低、參數設置復雜、測量周期長等的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明實施例提供一種基于電解原理的樣品水勢測量方法，包括：

將樣品置于密閉的樣品室內不少于5分鐘后，從樣品室內取體積為V(m³)、溫度為t(℃)的被測氣體通入設有涂有P₂O₅的電極的電解室測量氣體含水量，在所述電解室中用涂有P₂O₅的電極對所述被測氣體內的水分進行電解；

根據電解的化學反應式所確定的電解反應所需電子的摩爾數為氣體中水分摩爾數的2倍關系，通過計算出的電解反應結束時消耗的電子的摩爾數2n(mol)來確定被測氣體中水分的摩爾數為n(mol)；

根據理想氣體狀態方程計算得出被測氣體的水氣分壓P(Pa)為：

上式中R為氣體常數(8.314J mol^-1K^-1)；

根據下式計算出溫度為t時的飽和水汽壓P_s(Pa)為：

根據相對濕度與水勢的關系計算得出被測氣體的水勢Ψ(Pa)為：

ψ＝4.6248×10⁵(t+273.15)ln(P/P_s)。

本發明實施例還提供一種用于實現上述的基于電解原理的樣品水勢測量方法的測量系統，包括：

依次連接的樣品室模塊、氣體定量轉移模塊、電解室模塊、控制及積分計算模塊、結果存儲與顯示模塊和直流電源模塊；

所述樣品室模塊內設有放置待測樣品的密閉空間，所述密閉空間內設有溫度測量裝置；