[發(fā)明專利]基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210525732.7
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114609005A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭彥彪;鄧碧純;馮宏;李湘君;何永帆;何昕昀
• 申請（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N15/04
• 分類號: G01N15/04
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 梁睦宇

1.基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，其特征在于：包括沉降筒、壓力傳感器和數(shù)據(jù)采集處理單元，所述沉降筒的筒壁設(shè)有閥門，此閥門位于沉降筒的土壤懸液的液面的下方，所述壓力傳感器安裝于閥門的一端，且壓力傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集處理單元連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，其特征在于：所述閥門與土壤懸液的液面之間的距離的為大于或等于20cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，其特征在于：所述沉降筒的外壁被恒溫加熱板包裹。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，其特征在于：所述壓力傳感器為0.075級高精度差壓傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，其特征在于：所述沉降筒的筒壁設(shè)有刻度。

6.基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1~5任意一項所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定裝置，包括以下步驟：

S1、將處理好的土壤懸液倒入沉降筒，并充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/p>

S2、壓力傳感器實時檢測壓力變化，以形成時間和壓力的數(shù)據(jù)組；

S3、根據(jù)土粒直徑大小將土壤懸液中的土粒分成i組，其中各組土粒的直徑為d₁、d₂…d_i，各組土粒的占比分別為k₁、k₂…k_i，可得線性方程組：

其中，T₁~T_i為各組土粒完全沉降一定深度h的沉降時間，Q為常數(shù)，為沉降時間對應(yīng)的壓力值，i為大于或等于1的自然數(shù)；

S4、基于步驟S2的數(shù)據(jù)組及步驟S3的線性方程組，求得土壤懸液中各組土粒的機械組成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定方法，其特征在于，各組土粒直徑的大小為0.05mm＞d₁＞d₂＞…＞d_i＞0.002mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于壓力檢測的土壤機械組成在線測定方法，其特征在于，步驟S3中，每一個粒組土粒完全下降至h深度的沉降時間T_i的確定步驟如下：

根據(jù)Stokes定律和阿基米德原理，各組土粒下降速度與土粒的半徑的平方成正比，即

再根據(jù)速度、時間和距離之間的關(guān)系，直徑為d_i的土粒沉降到深度h時的沉降時間為：

其中，v為土粒在液體中的沉降速度，g為重力加速度，ρ_s為顆粒密度，ρ_w為液體密度，η為液體粘滯系數(shù)，d和d_i均為土粒的直徑，v_i為直徑為d_i的土粒在液體中的沉降速度。