[發明專利]基于PIV技術的根系拉拔試驗系統及方法

有效

• 申請號: 202011253167.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112362813B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 高乾豐;曾鈴;余慧聰;史振寧
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產權代理事務所(普通合伙) 61237
• 代理人: 麥春明

1.基于PIV技術的根系拉拔試驗系統，其特征在于，包括壓力室（1）、圍壓控制裝置（2）、吸力控制裝置（3）、根系拉拔裝置（4）、PIV測試裝置（5）和數據采集系統（6）；壓力室（1）整體為半圓柱體狀密封結構，其側面呈透明狀，且壓力室（1）內放置有半圓柱體狀的試樣（12），試樣（12）的豎直側面內包含一條沿豎直方向從中心劈開的植物根系（30），且植物根系（30）頂端露出于試樣（12）頂部；所述圍壓控制裝置（2）與壓力室（1）雙向連通，對壓力室（1）內的試樣（12）進行圍壓調節；所述吸力控制裝置（3）與壓力室（1）雙向連通，對壓力室（1）內的試樣（12）進行基質吸力調節；所述根系拉拔裝置（4）設置于試樣（12）的上方，對植物根系（30）施加拉拔力；所述PIV測試裝置（5）設置于壓力室（1）呈透明狀的側面正前方，對土粒和植物根系（30）的運動軌跡和速率進行測定、記錄；所述數據采集系統（6）與圍壓控制裝置（2）、吸力控制裝置（3）、PIV測試裝置（5）雙向電性連接，并與根系拉拔裝置（4）的信號輸出端電性連接；

所述壓力室（1）包括鋼制底板（7）、有機玻璃側壁（8）和鋼制頂蓋（9），鋼制頂蓋（9）、有機玻璃側壁（8）、鋼制底板（7）從上到下依次固定連接形成半圓柱體狀密封空間，試樣（12）位于半圓柱體狀密封空間內，且有機玻璃側壁（8）豎直設置于試樣（12）的側面外圍，有機玻璃側壁（8）頂部與鋼制頂蓋（9）的底面密封連接，有機玻璃側壁（8）底部與鋼制底板（7）的頂面密封連接；

所述鋼制底板（7）的上表面中間區域設有漏斗型的排水槽（22），排水槽（22）頂部固定有陶土板（15），試樣（12）放置在陶土板（15）上；

所述鋼制底板（7）一側設有帶進出水管閥門（71）的進出水管接口（18）、帶圍壓水管閥門（72）的圍壓水管接口（19）和帶反壓水管閥門（73）的反壓水管接口（20），進出水管接口（18）和圍壓水管接口（19）的一端與壓力室（1）內部連通，進出水管接口（18）和圍壓水管接口（19）的另一端與圍壓控制裝置（2）連通；反壓水管接口（20）的一端與排水槽（22）底部連通，反壓水管接口（20）的另一端與吸力控制裝置（3）連通。

2.根據權利要求1所述的基于PIV技術的根系拉拔試驗系統，其特征在于，所述壓力室（1）頂部即鋼制頂蓋（9）上設置有與壓力室（1）內部、試樣（12）外圍連通的排氣孔（27），排氣孔（27）內設有與其螺紋連接的排氣螺絲（29）；所述試樣（12）的曲狀側面包裹有將其密封的乳膠膜（13）；

所述圍壓控制裝置（2）包括圍壓水管（31）、圍壓控制器（32）、進出水管（33）、水缸（34）和水泵（21），水泵（21）位于水缸（34）內，且水泵（21）通過進出水管（33）與壓力室（1）的進出水管接口（18）連通，圍壓控制器（32）通過圍壓水管（31）與壓力室（1）的圍壓水管接口（19）連通；

所述圍壓控制器（32）與數據采集系統（6）雙向連通。

3.根據權利要求1所述的基于PIV技術的根系拉拔試驗系統，其特征在于，所述壓力室（1）頂部即鋼制頂蓋（9）上設置有與壓力室（1）內部連通的進氣管接口（26），且進氣管接口（26）設置于試樣（12）上方；

所述吸力控制裝置（3）包括反壓控制器（35）、空氣壓縮機（36）、過濾器（37）、干燥器（38）、氣壓控制器（39）、安全罐（40）、反壓水管（41）和進氣管（42），反壓控制器（35）通過反壓水管（41）與壓力室（1）的反壓水管接口（20）相連，進氣管（42）一端與壓力室（1）頂部的進氣管接口（26）連接，其另一端依次經安全罐（40）、氣壓控制器（39）、干燥器（38）、過濾器（37）與空氣壓縮機（36）連接；

所述反壓控制器（35）、氣壓控制器（39）分別與數據采集系統（6）雙向連通。