土壤水势分布检测装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及土壤水势检测设备技术领域，公开了一种土壤水势分布检测装置及检测方法，其中土壤水势分布检测装置包括介电常数传感器，还包括测量管、多个多孔材料层以及嵌设于相邻两个多孔材料层之间的隔水层，多个多孔材料层沿测量管的长度方向依次同轴固接于测量管的外壁；介电常数传感器沿测量管的长度方向可滑动地设于测量管内。该检测装置将单点测量扩展为一定区域内的测量，在保证精确性和对土壤变化的反应的基础上，节省了大量人力和物力成本，具有使用简便，测量精确、灵敏度高，可连续检测的优点。

Soil Water Potential Distribution Detection Device and Detection Method

【技术实现步骤摘要】
土壤水势分布检测装置及检测方法
本专利技术涉及土壤水势检测设备
，尤其涉及一种土壤水势分布检测装置及检测方法。
技术介绍
水资源的短缺是当前世界各国普遍面临的一个重要问题，人口增长、气候变化等因素都加剧了这一问题的严重性。在目前世界淡水使用总量中，农业用水占到了70％左右。如果能合理控制农业灌溉用水，提高灌溉效率，就可以极大地解决农业用水过度的问题。同时，合理精确的灌溉也可以使农作物避免因灌溉不及时导致的干旱，或过度灌溉引发的根区腐烂等问题，从而获取更好的产量。土壤水势是衡量土壤中水分含量的重要参数，主要描述植物利用水分的能力，可以看作是植物根系从土壤中吸取水分所做的功。土壤水势越小，植物从土壤中吸收水分所做的功越多，植物利用土壤水分越困难；反之，土壤水势越大，则植物从土壤中吸收水分越容易。不同的土壤-农作物系统存在不同的土壤水势阈值，当土壤水势低于阈值时，农作物会因缺水而导致生理健康受损。所以，精确测量土壤水势，可以有效利用水资源，使灌溉的效果最大化。目前，应用较为广泛的土壤水势测量方法有：液压张力计法、电阻传感器法、介电传感器法等。其中，液压张力计法存在对土壤变化反应较慢、受温度影响较大等问题；电阻传感器对温度适应性较好，但精确度低于液压张力计；介电传感器则在精确度和适应性方面均有不错的表现。但是，以上几种方法均设计为单点测量，无法满足测量大片农田土壤水势分布及变化的要求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种土壤水势分布检测装置及检测方法，用以解决现有的土壤水势检测仅能够单点测量，无法实现连续测量的问题，以实现准确测量一定区域内的土壤水势的目的。本专利技术实施例提供一种土壤水势分布检测装置，包括介电常数传感器，还包括测量管、多个多孔材料层以及嵌设于相邻两个所述多孔材料层之间的隔水层，多个所述多孔材料层沿所述测量管的长度方向依次同轴固接于所述测量管的外壁；所述介电常数传感器沿所述测量管的长度方向可滑动地设于所述测量管内。其中，还包括至少一个连接于所述测量管的进口管，所述测量管用于以任一角度埋放于待检测土壤中，所述进口管用于伸出所述待检测土壤的表面，以导入所述介电常数传感器。其中，所述进口管的数量为一个，所述进口管的一端连接于所述测量管，所述进口管的另一端还安装有驱动组件；所述驱动组件通过同轴线连接于所述介电常数传感器的一端，所述介电常数传感器的另一端通过自动伸缩装置固接于所述测量管远离所述进口管的一端。其中，所述进口管的数量为两个，分别为第一进口管和第二进口管，所述第一进口管和所述第二进口管分别连接于所述测量管的两端；所述第一进口管还安装有第一驱动组件，所述第二进口管还安装有第二驱动组件；所述第一驱动组件通过第一同轴线连接于所述介电常数传感器的一端，所述第二驱动组件通过第二同轴线连接于所述介电常数传感器的另一端；所述第一驱动组件和所述第二驱动组件的输出方向相反。其中，所述第一进口管与所述测量管的连接处设有第一接近开关，所述第一接近开关电连接所述第一驱动组件；所述第二进口管与所述测量管的连接处设有第二接近开关，所述第二接近开关电连接所述第二驱动组件。其中，所述多孔材料层的厚度等于所述介电常数传感器产生的电场的覆盖区域的外径。其中，所述多孔材料层套设于所述测量管的外壁，或者所述多孔材料层直接浇筑于所述测量管的外壁。其中，所述多孔材料层为陶瓷层或者石膏层。本专利技术实施例还提供一种利用上述土壤水势分布检测装置的检测方法，包括：将测量管以任一角度放置于待测土壤中，沿所述测量管的长度方向拖动介电常数传感器，使所述介电常数传感器依次经过多个多孔材料层；采集所述介电常数传感器在每个所述多孔材料层下的测量的实测介电常数值；基于所述实测介电常数值，计算每个所述多孔材料层的实测含水量；基于所述实测含水量以及所述多孔材料的含水量和水势关系曲线，获取每个所述多孔材料层对应的待测土壤区域的水势。其中，所述将测量管放置于待测土壤中，沿所述测量管的方向拖动介电常数传感器，使所述介电常数传感器依次经过多个多孔材料层，进一步包括：启动第一驱动组件卷绕第一同轴线，将所述介电常数传感器向第一进口管间歇性地拖动，每次拖动的距离为两个隔水层之间的间距，在每个多孔材料层处停留预设时间，以完成测量；待所述介电常数传感器接触到第一接近开关，停止所述第一驱动组件，启动第二驱动组件卷绕第二同轴线，将所述介电常数传感器向第二进口管连续性地拖动；待所述介电常数传感器接触到第二接近开关，停止所述第二驱动组件。本专利技术实施例提供的土壤水势分布检测装置及检测方法，其中土壤水势分布检测装置包括介电常数传感器、测量管、多个多孔材料层以及嵌设于相邻两个多孔材料层之间的隔水层，利用测量管给介电常数传感器提供移动的通道，使介电常数传感器能够对测量管所在的土壤区域实现连续测量。同时通过在测量管的外部固接多孔材料层，以吸收土壤中的水分，待多孔材料充分吸水后，多孔材料的水势即能够与待测土壤的水势达到平衡，由于多孔材料的水势与含水量之间关系曲线已知，而多孔材料的含水量的变化又会引起多孔材料的介电常数的变化，因而通过测量多孔材料的介电常数即可间接地得到多孔材料的水势，继而获取到待测土壤的水势。该检测装置将单点测量扩展为一定区域内的测量，在保证精确性和对土壤变化的反应的基础上，节省了大量人力和物力成本，具有使用简便，测量精确、灵敏度高，可连续检测的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中的一种土壤水势分布检测装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例中的一种土壤水势分布检测装置的安装示意图；图3是本专利技术实施例中的一种土壤水势分布检测方法的流程示意图；附图标记说明：1：测量管；2：多孔材料层；3：隔水层；4：介电常数传感器；51：第一进口管；52：第二进口管；61：第一驱动组件；611：第一电机；612：第一缠绕轮；62：第二驱动组件；621：第二电机；622：第二缠绕轮；71：第一同轴线；72：第二同轴线；81：第一接近开关；82：第二接近开关；9：集成控制器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。“上”“下”“左”“右”的方向均以附图所示方向为准。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术实施例中的具体含义。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在专利技术实施例中的具体含义。图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤水势分布检测装置，包括介电常数传感器，其特征在于，还包括测量管、多个多孔材料层以及嵌设于相邻两个所述多孔材料层之间的隔水层，多个所述多孔材料层沿所述测量管的长度方向依次同轴固接于所述测量管的外壁；所述介电常数传感器沿所述测量管的长度方向可滑动地设于所述测量管内。

【技术特征摘要】
1.一种土壤水势分布检测装置，包括介电常数传感器，其特征在于，还包括测量管、多个多孔材料层以及嵌设于相邻两个所述多孔材料层之间的隔水层，多个所述多孔材料层沿所述测量管的长度方向依次同轴固接于所述测量管的外壁；所述介电常数传感器沿所述测量管的长度方向可滑动地设于所述测量管内。2.根据权利要求1所述的土壤水势分布检测装置，其特征在于，还包括至少一个连接于所述测量管的进口管，所述测量管用于以任一角度埋放于待检测土壤中，所述进口管用于伸出所述待检测土壤的表面，以导入所述介电常数传感器。3.根据权利要求2所述的土壤水势分布检测装置，其特征在于，所述进口管的数量为一个，所述进口管的一端连接于所述测量管，所述进口管的另一端还安装有驱动组件；所述驱动组件通过同轴线连接于所述介电常数传感器的一端，所述介电常数传感器的另一端通过自动伸缩装置固接于所述测量管远离所述进口管的一端。4.根据权利要求2所述的土壤水势分布检测装置，其特征在于，所述进口管的数量为两个，分别为第一进口管和第二进口管，所述第一进口管和所述第二进口管分别连接于所述测量管的两端；所述第一进口管还安装有第一驱动组件，所述第二进口管还安装有第二驱动组件；所述第一驱动组件通过第一同轴线连接于所述介电常数传感器的一端，所述第二驱动组件通过第二同轴线连接于所述介电常数传感器的另一端；所述第一驱动组件和所述第二驱动组件的输出方向相反。5.根据权利要求4所述的土壤水势分布检测装置，其特征在于，所述第一进口管与所述测量管的连接处设有第一接近开关，所述第一接近开关电连接所述第一驱动组件；所述第二进口管与所述测量管的连接处设有第二接近开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：程强，于淞，马一涵，徐嫱，程相林，陈超，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11