[實用新型]一種基于高速攝影的土壤斥水性測量裝置

有效

• 申請號: 201720221206.6
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN206573435U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 龔家國;趙勇;王英;李海紅;任長江;吳迪;鐘一丹;曹國亮;楊朝暉;鄧曉婭
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司11001
• 代理人: 李桂玲,李富華

技術領域

本實用新型涉及一種基于高速攝影的土壤斥水性測量裝置，是一種土壤水文測量裝置，是一種對土壤特性進行測量的裝置。

背景技術

土壤斥水性是指水分不能或很難濕潤土壤顆粒表面的物理現象，具有斥水性的土壤稱為斥水土壤。土壤斥水性不利于農業生產和環境的可持續性發展，如導致土壤水分的不均勻分布，使水中攜帶的溶質更快地進入地下水，降低土壤持水能力，加強地表徑流和侵蝕。

測定土壤斥水性的方法有很多種，包括接觸角測定法、滴水穿透時間法（WDPT）、酒精溶液入滲法（MED）、固氣表面張力測定法和進水壓力水頭測定法等。近20年來，滴水穿透時間法與酒精溶液入滲法逐漸成為最常用的兩種測定方法。現有的這些方法在具體測試中，均采用人眼直接觀察，并輔以秒表計時等簡單的測量工具。由于水滴的形體較小，在測試過程人為動作的差異，以及各人觀察角度的不同和對觀察對象變化的認知差異等，形成了許多人為的因素，以致使觀測數據差異很大，特別對具有斥水性較強的土壤進行觀測實驗時，由于需要較長時間，人的注意力和主觀判斷會造成較大誤差，嚴重影響了斥水性測量的精確度。

很多研究者通過測定水-固體接觸角φ值判斷土壤斥水度，φ>90°時為斥水土壤，反之則為親水土壤。Bachmann等提出固著滴液法直接測定土壤接觸角。他們將雙面膠的一面粘在顯微鏡載玻片上，將過篩的土壤顆粒(直徑為63—200μm)均勻地壓在雙面膠的另一面，形成一層均勻土壤顆粒層。在室溫(20℃)下用顯微鏡和量角器測出滴水后顆粒-水的接觸角。該方法效率和準確度均較低。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本實用新型提出了一種基于高速攝影的土壤斥水性測量裝置。所述的裝置通過連續高速拍攝滴在土壤表面的水滴的照片，之后對照片進行像素分析，得到水滴接觸角分析數據，最終確定土壤樣本的斥水性數據。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種基于高速攝影的土壤斥水性測量裝置，包括：放置土壤樣品的承樣臺，具有高速連續拍攝照片能力的照相機，所述照相機鏡頭對準對所述土壤樣品上表面平面，并在照相機視野中設有數字化秒表，所述土壤樣品和照相機鏡頭之間設有透鏡組，所述土壤樣品上方設有滴定器，所述的滴定器與照相機、數字化秒表之間設有聯動器；所述的照相機與具有圖片處理能力的電腦連接。

進一步的，所述的承樣臺為圓形平臺，圓形平臺的下部中心設有旋轉軸。

進一步的，所述的透鏡組中設有十字刻線，所述的透鏡組帶有能夠調節高度和水平位移的調節架。

進一步的，所述的照相機帶有能夠升降的云臺。

進一步的，所述的滴定器包括：可旋轉的盤架，所述的盤架上設置多個具有存水和滴水能力的滴管。

進一步的，滴定器出水口與土壤樣品上表面之間的距離為2~3滴水滴的距離，所述水滴的水量為0.1~0.4毫升。

進一步的，所述的聯動器包括：安裝在滴定器出水口上的電磁閥，所述的電磁閥與三刀開關的一個刀臂連接，所述的三刀開關的另外兩個刀臂分別與照相機的快門和數字化秒表的啟動開關連接。

進一步的，所述的圓形平臺、調節架、云臺、盤架通過主支架連接，所述的圓形平臺、調節架和云臺上設置至少一個調節水平的水泡。

進一步的，所述的土壤樣品是土壤取樣環刀切出的土壤樣本。

本實用新型產生的有益效果是：通過高速拍攝的照相機和精確的滴定，所述裝置的應用排出了人為不確定因素的干擾，能夠獲得十分穩定的照片圖像，同時使用照片分析軟件對水滴的形狀進行十分精確的分析，最終可以得到精確的土壤樣本斥水性數據。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1是本實用新型的實施例一所述裝置的結構示意圖；

圖2是本實用新型的實施例二所述裝置承樣臺的結構示意圖；

圖3是本實用新型的實施例五所述裝置帶有盤架的滴定器結構示意圖；

圖4是本實用新型的實施例七所述裝置的聯動器電連接示意圖；

圖5是本實用新型的實施例八所述裝置的主支架的結構示意圖；

圖6是本實用新型的實施例十所述方法中水滴外緣切線與土壤水平線的夾角θ小于90度的情況示意圖；

圖7是本實用新型的實施例十所述方法中水滴外緣切線與土壤水平線的夾角θ大于90度的情況示意圖。

具體實施方式

實施例一：