一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法，包括电源和电解槽，电源为稳压电源；电解槽包括装有不同类型土壤的多个独立电解槽，每个电解槽的土壤中插入有至少一对接入稳压电源形成酸化通道的电极；还包括电流显示电路及数字式电流记录装置，稳压电源、电流显示电路及数字式电流记录装置构成装置主机；电流显示电路包含与独立电解槽个数相同且串联在各酸化通道内的电流表；电流表的信号输出端接入数字式电流记录装置，用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。本发明专利技术可同时对多组土壤进行酸化处理，通过调节稳压电源的输出电压控制土壤酸化速率，并通过电流表和数字式电流记录装置来动态监测和实时记录土壤酸化过程中电流的变化情况。

A multi channel digital soil acidification simulation device and method

The invention discloses a device and method for simulation of multi channel digital soil acidification, including power supply and power supply for the electrolyzer, regulated power supply; electrolytic cell comprises a plurality of independent electrolytic cell with different soil types, the soil in each pot is inserted into at least one pair of access power supply channel formed acid electrode; also includes current display circuit and digital current recording device, power supply, current display circuit and a recording device of digital current host device; current display circuit contains the same number of independent electrolytic cell and series in each passage acidification current meter; signal output terminal of digital current meter recording device, to record the current changes in the acidification process the electrolytic tank in. The present invention can simultaneously treat a plurality of groups of soil by acidification, regulate the soil acidification rate by regulating the output voltage of the regulated power supply, and dynamically monitor and record the change of the current in the soil acidification process through the ammeter and the digital current recording device.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法
本专利技术涉及一种土壤酸化模拟装置，具体地说，涉及一种多通道数字式土壤酸化模拟装置及方法。
技术介绍
土壤酸化是农田土壤的一种常见现象。在实验室条件下对土壤酸化进行模拟研究时，通常采用添加酸性物质的方式来降低土壤pH值。但是添加酸性物质会干扰和破坏土壤原有的理化性质，且与土壤在自然条件下的酸化过程差异较大，难以获得满意的酸化效果。通过对土壤通直流电，通过离子迁移的方式达到改变土壤酸度的方式来进行酸化模拟是一种效果较好的方式。不仅能够避免外源添加酸性物质对土壤理化性质的破坏，而且能够更为真实的模拟农田土壤的酸化。然而，目前尚无商品化和实用化的土壤酸化装置。在公开的学术论文中使用的均使用了自制简易的酸化装置。这类装置采用普通固定输出电压的直流电源和简易电解槽对土壤进行酸化，通常存在着酸化效率低下，可靠性较差，酸化速率不可控制等缺点。同时也无法对酸化过程中的电压和电流进行自动化的监控和记录，难以达到理想的酸化效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多通道数字式土壤酸化模拟装置，能够控制酸化速率，记录土壤酸化过程，有效提高酸化效果；本专利技术的另一目的是提供一种高效稳定的土壤酸化模拟方法。为了实现上述目的，本专利技术提供的多通道数字式土壤酸化模拟装置包括电源和电解槽，电源为稳压电源；电解槽包括可装载不同类型土壤的多个独立电解槽，每个电解槽的土壤中插入有一对接入稳压电源形成酸化通道的电极；还包括电流显示电路及数字式电流记录装置，稳压电源、电流显示电路及数字式电流记录装置构成装置主机；电流显示电路包含与独立电解槽个数相同且串联在各酸化通道内的电流表；电流表的信号输出端接入数字式电流记录装置，用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。上述技术方案中，可以同时对多组土壤样品进行酸化处理，采用稳压电源能够实现大范围的电压调节，具有过压保护，过硫保护，短路保护等多种安全措施，通过调节稳压电源的输出电压来控制土壤的酸化速率，并通过电流表和数字式电流记录装置来动态监测和实时记录土壤酸化过程中电流的变化情况。该装置可靠性高，酸化速率可控，可广泛应用于土壤研究实验室。具体的方案为每个独立电解槽内分为若干电压探测区，并设有可插入各电压探测区内的电压探测电极，所述电压探测电极接入一用于记录各电压探测区内电压数值的数字化电压记录装置。通过数字化电压记录装置可动态监测和记录土壤酸化过程中电压的变化情况。另一个具体的方案为电极为石墨电极。通过石墨电极为土壤供电，能有效降低装置在工作过程中的发热，并避免产生额外的离子迁移对土壤酸化的干扰。另一个具体的方案为每个酸化通道内设有独立控制用的开关。以实现每个酸化通道的独立控制。另一个具体的方案为电流记录装置的记录时间间隔在1秒-120秒间。以满足不同土壤以及不同酸化速率条件下电流值的记录要求。再一个具体的方案为还设有pH值计，用以测量所述独立电解槽内各区域土样的pH值。为了实现上述另一个目的，本专利技术提供的多通道数字式土壤酸化模拟方法包括以下步骤：步骤1，在不同的独立电解槽内放置不同的类型的土壤，并在土壤内安装一对石墨电极以及若干电压探测电极；步骤2，将各独立电解槽内的石墨电极分别与稳压电源相连形成若干酸化通道，将电压探测电极连接数字化电压记录装置；步骤3，在每个酸化通道内串联一个电流表，显示各酸化通道的电流值，同时将含有多个独立的电流监控和记录通道的数字式电流记录装置的每个通道分别与各酸化通道内的电流表并联；步骤4，设定稳压电源的输出电压并打开各酸化通道内的开关对各独立电解槽供电；步骤5，通过数字式电流记录装置记录土壤酸化过程中的电流值，通过数字化电压记录装置记录土壤酸化过程中的电压值；步骤6，通电一段时间后采集电解槽各区域的土样，用pH值计对土样进行测定。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：该装置为酸化土壤提供了大范围的电压调整，从而实现酸化速率的调节。对低电阻的土壤来说，能通过降低酸化电压，有效降低酸化过程中的额发热现象。对高电阻土壤来说，能通过提高酸化电压，有效缩短酸化时间。此外，本专利技术还提供了自动化的电压电流记录功能，能够实时记录酸化过程中的电压和电流变化，为土壤酸化过程中离子迁移规律的研究提供了有力的保障。附图说明图1为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的装置主机结构框图；图2为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的电解槽结构框图；图3为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的装置主机的面板示意图；图4为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的装置主机的电路的连接图；图5为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的实验效果验证中选取的电解槽个区域示意图；图6为本专利技术多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例的实验效果验证中在不同酸化时间内电解槽内的电压场分布情况。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。多通道数字式土壤酸化模拟装置实施例参见图1和图2，多通道数字式土壤酸化模拟装置包括装置主机1和电解槽2，电解槽2通过电缆与装置主机1相连接。装置主机1包括高性能的稳压电源11、电流显示电路12及数字式电流记录装置13，电流显示电路12包含多个并联的电流通道，每个电流通道上串联一个电流表。电解槽2包括装有不同类型土壤的多个独立电解槽21，每个独立电解槽21的土壤中插入一对用于接入稳压电源11形成酸化通道的石墨电极，每个酸化通道连接一个电流通道与相连，即各电流表分别串联在各酸化通道上。同时，电流表的信号输出端接入数字式电流记录装置13，用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。另外，每个独立电解槽内分为若干电压探测区，并设有可插入各电压探测区内的电压探测电极，电压探测电极接入数字化电压记录装置22，用于记录各电压探测区在酸化过程中的电压值。本实施例中，共设有9个电流显示电路12以及9个独立电解槽21。由于不同土壤类型的离子种类和含量不同，电阻率差异极大。若采用固定电压的直流电源，对不同土壤的兼容性较差，对于部分电阻率较高的土壤难以进行酸化，或者酸化时间长，效率低。本实施例采用的高性能可调式的稳压电源11，能够实现0-500V范围的电压调节，能够有效兼容各种不同类型的土壤以及各种不同尺寸的电解槽，实现对土壤的快速高效酸化。装置主机1的电路图如图4所示，电流显示电路12由9个独立的电流表组成，分别指示9个酸化通道的实时电流数值。每个电流表与一个开关串联，实现每个酸化通道的独立控制。数字化电流记录装置13内部含有9个独立的电流监控和记录通道，每个通道分别与一个电流表并联，将电流表作为采样电阻实现电流探测的记录。由于数字化电流记录装置的输入阻抗很高，因此不会影响电流表的指示精度。电流记录装置的记录时间间隔可以根据需要设置，从1秒/次-120秒/次进行调节，以满足不同土壤以及不同酸化速率条件下电流值的记录要求。装置主机1的面板示意图如图3所示，装置的左侧是9个独立的电流表，分别用于显示9个电解槽在酸化过程中电流大小的变化。为了便于操作，每个通道的控制开关4和接线柱5分别位于各电流表的上方和下方。装置的右侧是多通道数字化电流采样装置，装置主体是一个彩色液晶屏幕，能够同时显示并记录9个通道的电流数值，数值的显示和记录能够精确到小数点后三位，为后续电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道数字式土壤酸化模拟装置，包括电源和电解槽，其特征在于：所述电源为稳压电源；所述电解槽包括装有不同类型土壤的多个独立电解槽，每个独立电解槽的土壤中插入有一对接入所述稳压电源形成酸化通道的电极；还包括电流显示电路及数字式电流记录装置，所述稳压电源、所述电流显示电路及数字式电流记录装置构成装置主机；所述电流显示电路包含与所述独立电解槽个数相同且串联在各酸化通道内的电流表；所述电流表的信号输出端接入所述的数字式电流记录装置，用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。

【技术特征摘要】
1.一种多通道数字式土壤酸化模拟装置，包括电源和电解槽，其特征在于：所述电源为稳压电源；所述电解槽包括装有不同类型土壤的多个独立电解槽，每个独立电解槽的土壤中插入有一对接入所述稳压电源形成酸化通道的电极；还包括电流显示电路及数字式电流记录装置，所述稳压电源、所述电流显示电路及数字式电流记录装置构成装置主机；所述电流显示电路包含与所述独立电解槽个数相同且串联在各酸化通道内的电流表；所述电流表的信号输出端接入所述的数字式电流记录装置，用以记录各电解槽内酸化过程中的电流变化。2.根据权利要求1所述的多通道数字式土壤酸化模拟装置，其特征在于：每个独立电解槽内分为若干电压探测区，并设有可插入各电压探测区内的电压探测电极，所述电压探测电极接入一用于记录各电压探测区内电压数值的数字化电压记录装置。3.根据权利要求1所述的多通道数字式土壤酸化模拟装置，其特征在于：所述的电极为石墨电极。4.根据权利要求1所述的多通道数字式土壤酸化模拟装置，其特征在于：每个所述的酸化通道内设有独立控制用的开关。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：於修龄，卢升高，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33