[發明專利]一種自動檢測的林地土壤蒸發儀

有效

• 申請號: 201710197266.3
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106840955B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 管偉;賀濤;欒震宇;苗春玲;魏東洋;許乃中
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院熱帶林業研究所
• 主分類號: G01N5/04
• 分類號: G01N5/04;H02J7/35
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

1.一種自動檢測的林地土壤蒸發儀，其特征在于，所述的土壤蒸發儀主要包括蒸發儀箱體（1）、樣品放置孔（2）、太陽能電池板（3）、液晶顯示屏（4）、數據輸出端口（5）、電源開關（6）、調解旋鈕（7）；所述的蒸發儀箱體（1）內分別設置有稱重系統、數據統計系統、蒸發速率計算機、電源；所述的稱重系統包括托盤（10）和稱重傳感器（11）；外管（9）套在內管（8）的外側形成土壤蒸發容器，土壤蒸發容器放置在托盤（10）上，所述的托盤（10）下方是稱重傳感器（11）；所述的稱重傳感器（11）將土壤蒸發過程中的重量變化數據通過導線傳遞到蒸發速率計算機，數據計算軟件內置于蒸發速率計算機內，所述的蒸發速率計算機通過數據計算軟件實現蒸發速率計算，在預設定的時間內完成土壤蒸發速率的計算后，通過數據輸出端口（5）打印出蒸發速率變化曲線；所述的電源通過導線與稱重系統、數據統計系統、蒸發速率計算機連接，通過調解旋鈕（7）來控制土壤蒸發儀的工作；所述的電源包括太陽能電池板（3）和蓄電池；

所述的內管（8）和外管（9）采用二氧化硅材質，外管（9）的內徑是內管（8）的1.1-1.3倍，外管（9）厚度為2-3mm，底部有塑料的密封蓋，內管（8）厚度為0.5-1mm，內管（8）上側與外管（9）之間通過密封圈密封；

所述的數據統計系統通過蒸發速率計算機連接稱重傳感器（11），實時統計并存儲土壤的重量變化數據；所述的數據計算軟件是通過代碼將蒸發速率計算公式編程，通過輸入重量數據、時間差、蒸發區域面積來計算蒸發速率；所述的數據計算軟件的計算原理為：

Eva=10(W₁一W₂)/A △t

其中，Eva為林地蒸發速率，單位為g/mm²h，W₁為t₁時間的土壤重量，單位為g，W₂為t₂時間的土壤重量，單位為g，△t為t₁與t₂之間的時間間隔，單位為s，A為蒸發儀內管的面積，單位為mm²；

所述的稱重系統包括多個稱重傳感器（11），并且將多個稱重傳感器（11）呈陳列布置，以使每個稱重傳感器（11）具有一個局部小鄰域，該局部小鄰域為該稱重傳感器（11）在一矩陣的前、后、左、右4個方向鄰接的點和對角線方向上的4個點組成的鄰域，每個稱重傳感器（11）的局部小領域的至少部分點上布置有其他稱重傳感器（11）；所述的稱重系統的重量輸出值等于所有稱重傳感器（11）的重量合成值；

所述的稱重傳感器（11）是根據電磁式力補償原理的一體式電子秤稱重傳感器，所述稱重傳感器依靠電磁式力補償直接測量系統實現稱重，所述的電磁式力補償直接測量系統，具有包括多個組件的平行導軌機構，該平行導軌機構具有傳輸電信號的能力，所述的組件被電結合入控制系統用于電流的傳輸；在稱重傳感器（11）的承載部和主體之間放置了加速度傳感器，所述的加速度傳感器可以獲取沿一個或多個方向的加速力；

所述控制系統包括單片機、時鐘電路、A/D轉換器、數據存貯器、通信接口電路、驅動電路；所述單片機控制所述A/D轉換器采集數據，將采集到的稱重系統的兩個測量數據進行A/D轉換后發送給所述的單片機，所述的單片機對兩個信號進行比較；所述的時鐘電路控制所述的單片機兩次采集稱重系統的稱重數據的時間間隔，并將稱重數據通過所述的A/D轉換器經A/D轉換后輸入所述的數據存貯器；

所述的太陽能電池板（3）包括多個分立的光伏電池，設置成多個電池行，每個電池行中的多個光伏電池相互并聯地電連接；所述的多個電池行相互串聯地電連接，以及導電，并和連續區背板形成電流返回路徑；所述的多個電池行連接多個功率繼電器，所述多個功率繼電器耦合在所述的光伏電池的負極線與正極線之間以及外部電路的相應負極線與正極線之間，并且被配置為當所述的光伏電池不運行時將所述的太陽能電池板（3）與外部電路電隔離，所述的太陽能電池板（3）連接內置在蒸發儀內部的蓄電池，所述的蓄電池可以通過外接電源充電；

所述的蒸發儀箱體采用棕櫚纖維金屬復合材料制成，所述的棕櫚纖維金屬復合材料是由棕櫚纖維、氧化鋁、氯化鎂、填充料和水制成，所述的棕櫚纖維、氧化鋁、氯化鎂、填充料的重量比為1-2:3-5:2:3，平均粒徑為0.2-0.4毫米，所述的填充料是納米無機輕質材料；其制備方法為：將混合磨碎的棕櫚纖維、Al₂O₃、MgCl₂水溶液、填充物和水混合均勻，然后將混合物固化，得到固化物，碾平所述的固化物以形成期望的厚度和寬度，通過常規的金屬板制備工藝得到所述的棕櫚纖維金屬復合材料；

所述的數據輸出端口（5）包括無線通訊輸出和USB輸出端口，所述的無線通訊輸出端口通過無線通訊網絡將數據輸出到手機并存儲，所述的USB輸出端口外接存儲裝置進行實時數據保存；

紙質報告中顯示的主要參數包括林地蒸發速率Eva、瞬時土壤重量W、時間t。