[其他]浮力天平

無效

• 申請號: 85203494
• 申請日: 1985-08-10
• 公開（公告）號: CN85203494U
• 公開（公告）日: 1986-06-18
• 發明（設計）人: 崔啟武;遲振文;裴鐵凡;孫紀正;朱廷耀;畢春;齊濟焱;王維華
• 申請（專利權）人: 中國科學院林業土壤研究所
• 主分類號: G01G5/02
• 分類號: G01G5/02;G01N5/04
• 代理公司: 中國科學院沈陽專利事務所
• 代理人: 李紹光

本實用新型系對于氣象學和水文學領域中稱量土壤（包括植物－以下同）蒸發散量儀器的改進。

土壤蒸發散量的直接稱量是水文測量學和氣象觀測學中的一個難題，它要求稱量儀器的量程大、感量小，即精度要高，因為只有這樣才能稱量出較大的土體在較短的時間內因蒸發耗散而失去的水分重量。目前稱量土壤蒸發散量的儀器大致可分為兩類：一類為機械磅秤和雙鉈秤；另一類為水力秤，后者由于其量程大而受到重視。水力秤是利用阿基米德原理，通過測量浮筒盛裝土柱前后在靜水中的相對位置（即吃水線）的變化來計算土柱重量，中國科學院北京地理所山東禹城實驗站和中國科學院長白山森林生態系統定位站（吉林省安圖縣）所使用的“水力蒸發器”和蘇聯瓦爾達依水文試驗站所使用的大型水力蒸發器都是根據上述原理而設計的。上述已知的水力秤的稱量精度不僅取決于浮筒相對位置（吃水線）的測量精度，還會要受下面兩個因素的影響，一是大型浮筒很難保證其下沉深度同浮力大小之間呈線性關系；二是一些環境因素（如水密度、水溫）也會使浮力大小發生變化、故此水力秤的實際測量精度只能達到幾千分之一，遠遠小于只按浮筒相對位置的測量誤差而推算的理論精度。然而，水力秤可以稱量較大較重的土柱，其量程大（如蘇聯的大型水力蒸發器可以盛裝整棵大樹及其所需的土柱）仍不失為一個突出的優點。

本實用新型提供了一種可消除水力秤上述缺點的浮力天平，其特征在于使浮筒與土柱相分離并且采用法碼來測量土柱的重量。本實用新型所提供的浮力天平雖然也利用浮筒在靜液中的浮力來平衡土柱的重量，但它不同于水力秤，并不以浮筒在靜液中的相對位置變化來稱量土柱的重量，浮筒在靜液中的相對位置在本浮力天平中只起一個標記作用，用這一標記來確認法碼的重量同土柱的重量相等，土柱的重量最終將直接以它相平衡的法碼重量來稱量。這樣，本實用新型所提供的浮力天平既有效地排除了影響浮力的諸環境因子對測量精度的影響，也避免了體積大的浮筒（指水力秤）的非線性關系所造成的誤差。

本實用新型所提供的浮力天平其結構由液池、浮子、支架和吊筐等部件組成。液池為一帶空心管的中空的圓柱形（或棱柱形）大筒，其底端封閉、上部則敞開用以盛裝液體和浮子。浮子包括浮筒、阻尼器、橫梁和測桿等零件，浮筒為中空的全封閉圓柱體，圓柱體外徑小于液池的外徑，而內徑則大于液池的內徑，當將它置于液池中時不會接觸到液池的內外壁，可在液池中自由地上下浮動。浮筒上平面垂直焊有數根鋼管，鋼管上架有橫梁，橫梁上裝有調平配重，橫梁的中心部位連有一根垂直而下的測桿，測桿穿過液池的中空管而同吊框相連接。為了便于浮力天平的調整，分別在浮筒頂面上安有阻尼器，測桿下部安有制動擋板。支架的上平面為略大于液池底面的平板，以讓液池固定在其平板上，平板中心部位有一圓孔，其孔徑應等于或略大于液池的中空管直徑，圓孔下沿裝有向上制動擋環，用它同測桿上的制動擋板相配合，以防止浮筒在空載時沖出液面，支架下部由三根以上支柱支承，支柱下端安裝有調平螺旋和墊塊，用于調整浮力天平的水平狀態。吊筐則盛裝土柱和法碼，它上部用掛鉤和測桿相連接。

采用本實用新型所提供的浮力天平，可使測定土壤蒸發散量的精度達到0.02毫米水深，而已有的水力秤只能測出水深大于0.1毫米的蒸發散量數值。如果使測桿同光杠桿或其它高精度的長度測量裝置配合來讀取數據，則測量精度還能得到進一步的提高。用這種浮力天平可以研究土壤蒸發散量的日變程，而在這一領域中，長期以來由于測重方法沒有過關，目前還是一個空白點。本實用新型所提供的浮力天平將填補這個空白領域，使我國土壤蒸發散量的觀測技術處于世界領先地位。

本實用新型所提供的浮力天平，其實施例如圖1所示。圖1中的液池為帶空心管的中空圓柱形大筒，其外壁（1）和內壁（2）兩圓同心。浮筒（3）為中空的全封閉圓柱體，浮筒上頂面焊有兩根以上的鋼管（4），筒上還裝有兩個以上的阻尼器（5），阻尼器垂于液面呈舵形，可抑制浮筒水平方向的振動。管上架有橫梁（6），橫梁端部裝有調平配重（7），梁的中心部位向下垂直連有一根測桿（8），測桿和橫梁之間為螺旋連接。測桿上除鑲有標尺（9）外，下部有片狀制動擋板（10）和掛鉤（11）。液池底部座落在支架的平板（12）上，平板中心開有圓孔，圓孔下沿裝有制動擋環（13）。支架下部由四根支柱（14）支承，支柱之間三面有牚（15），一面開放，以便于取換盛裝法碼塊或土柱（17）、配平用小法碼（18）的吊筐（16）支柱下端裝有調平螺旋和墊塊（19），（20）為液池中所充注的液體。本實用新型所提供的浮力天平可以通過觀測者用肉眼從標尺上直接讀數；也可以通過光杠桿或其它高精度的長度測量裝置進行測量，這樣做，不僅可使浮力天平的測量精度得到提高，還有利于實現觀測自動化。