一种土壤蒸发传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种土壤蒸发传感器，包括容量筒、蒸发筒、称重传感器、信号线和电缆线，容量筒和蒸发筒都是上部开口的筒，称重传感器水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位于容量筒的内部以及称重传感器之上，信号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙，信号线的一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端引出到容量筒之外。采用了本实用新型专利技术的技术方案，能够实现通过数据采集器的自动数据采集来进行不间断连续的土壤蒸发量的观测，且可以实现与其它气象因子等的同步观测，有利于生态学上的水热研究。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种土壤蒸发传感器。
技术介绍
土壤蒸发(soil evaporation)是指土壤中的水分通过上升和汽化从土壤表面进 入大气的过程，是土壤表面由湿变干的过程。土壤蒸发影响土壤含水量的变化，是水文循环 的一个重要环节。影响土壤蒸发的因素有土壤和气象因素。土壤因素是内在因素，是决定 蒸发发展的根本原因，主要与土壤的结构和土壤水分含量有关。气象因素是外部因素，是决 定蒸发变化的条件。而土壤蒸发量是指在一定时段内，水分经蒸发而散布到空中的量。通常用蒸发掉 的水层厚度的毫米数表示。确定土壤蒸发量的方法有器测法和分析计算法等，前者就是通过土壤蒸发仪器来 进行量测土壤蒸发的大小，而后者一般是通过数学模型和经验公式等方法测定，如模型可 由热量平衡原理建立方程，平衡方程由净辐射通量、土壤吸收热通量、感热通量和蒸发热通 量组成，通过计算可得土壤蒸发率。此外，也有根据水量平衡和土壤水运动理论，考虑等温 或非等温条件推出的数学模型、经验公式或图解曲线法等推求土壤蒸发量。经验公式具有 地区性，必需检验其适应情况后，才可应用。目前器测法测量土壤蒸发常用土壤蒸发器或蒸渗仪直接测定。主要有两类一类 是称重式，有机械称重、水力称重和电子秤称重等。其优点是得出的数据较精确；另一类为 体积量水式。还有一类是利用超声波原理观测土壤中水分变化，进而测量出土壤蒸发，但其 缺点是由于土壤介质的多样性，进而造成测量精度不高。在第一类的称重式仪器中又可分为整块式与充填式两种。前者在器内装整块原状 土，最早在1870年开始采用整块土壤蒸发器并配有称重装置。而后者在器内充填均勻的土 壤或沙土混合物。二十世纪五十年代，水力式土壤蒸发器问世，大大地提高了观测的精度。 水力式蒸发器是以静水浮力称重原理为基础的一种测量土壤蒸发的仪器。蒸发器中土壤的 原重以外界液体的静水压力来衡量，而由蒸发、凝结或降水等所引起的土块重量变化，则以 观测土块垂直位移的方法来确定。水力式土壤蒸发器，精度高，并易直接测定短时段的蒸发 量，但造价昂贵，目前尚难普遍推广，这其中就有大型称重式蒸渗仪，仪器要求很大，且一般 需要做地下观测室，对土壤原始环境破坏较大，代表性差，属于大型装备，安装需要大量土 方工程，而且难以移动。再后来，又发展出电子秤称重，使得量测结果更加精确，且结果便捷 直观。而第二类的体积量水式，属于不称重法。通过量测各种加水量、排水量等来计算土 壤蒸发量。这其中也有大型蒸渗仪采用非称重式，它是通过设定一个潜水位，假设潜水位以 上土壤蓄水量不变，则测定潜水消耗量，便可知土壤蒸发量。仪器本身要求要大，而且一般 也要准备地下室以测量土壤渗水量，在室外周围安装许多蒸发筒，用连接管与地下盛水器 连接，盛水器内水位不变，通过水多自溢水少自补来测定渗水量和蒸发量。也有专利提出去掉地下水室，用溢流筒承接土壤渗水，降低了造价。但是目前还没有一种土壤蒸发仪器能以信息传感器形式存在，因而难以与当前的 各类数据采集器相连接，也就难以与各类生态定位观测设备、气象站观测设备实现通联共享。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种土壤蒸发传感器，能够实现通过数据采集器的自 动数据采集来进行不间断连续的土壤蒸发量的观测，且可以实现与其它气象因子等的同步 观测，有利于生态学上的水热研究。为达此目的，本技术采用以下技术方案一种土壤蒸发传感器，包括容量筒、蒸发筒、称重传感器、信号线和电缆线，容量筒 和蒸发筒都是上部开口的筒，称重传感器水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位于容量筒 的内部以及称重传感器之上，信号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙，信号线的 一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端引出到容 量筒之外。还包括电源稳压滤波整形模块，电缆线引出容量筒之外的一端与电源稳压滤波整 形模块连接。还包括防护圈，防护圈位于蒸发筒的顶部与容量筒的顶部之间的间隙处。容量筒和蒸发筒都是不锈钢圆筒。容量筒直径34厘米，高度34厘米。蒸发筒直径四厘米，高度28厘米。称重传感器包括弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆，电阻应变片贴在弹 性元件上，测量电路一端与电阻应变片连接，测量电路的另一端与传输电缆连接。采用了本技术的技术方案，由于设计了容量筒，可以长期埋于野外，而不必局 限于实验室内，并且该土壤蒸发传感器能实现数据的连续采集，可自动记录存储入数据采 集器；该土壤蒸发传感器使用范围很广，可在干旱环境区，如沙漠地区使用，对于农田蒸发、 森林蒸发更可满足精度要求；该土壤蒸发传感器造价低、安装观测方便、使用寿命长，对土 壤环境的破坏不大，制作简单，使用方便。附图说明图1是本技术具体实施方式中土壤蒸发传感器的结构示意图。具体实施方式以下结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。图1是本技术具体实施方式中土壤蒸发传感器的结构示意图。如图1所示， 该土壤蒸发传感器包括容量筒1、蒸发筒2、称重传感器3、电源稳压滤波整形模块7、防护圈 8、信号线6和电缆线5，容量筒和蒸发筒都是上部开口的不锈钢圆筒，称重传感器通过其称 量底盘4水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位于容量筒的内部以及称重传感器之上，信 号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙，信号线的一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端引出到容量筒之外，电缆线引出容量筒之 外的一端与电源稳压滤波整形模块连接，防护圈位于蒸发筒的顶部与容量筒的顶部之间的 间隙处。称重传感器包括弹性元件、电阻应变片、测量电路和传输电缆，电阻应变片贴在弹 性元件上，测量电路一端与电阻应变片连接，测量电路的另一端与传输电缆连接。该土壤蒸发传感器在安装时将容量筒埋入土层内，筒口与地面水平。在蒸发筒中 装入一定量的土柱，将蒸发筒放置在称量传感器上。称重传感器采用铝合金结构，安装在上 下两块铝合金平板上作为称量底盘，水平安装在容量筒内部，保持称重底盘水平放置。将 电缆线首先连接到电源稳压滤波整形模块，电源稳压滤波整形模块可以安装在数采机箱内 部，然后再从电源稳压滤波整形模块引出连接到外部电源系统。将信号线与数据采集器端 口连接。在数据采集器软件中设置土壤蒸发量因子参数，并自由设置数据采集时间间隔。在 仪器安装完毕后，可以进行连续测量蒸发筒里土壤柱重量变化，重量变化数据存储于数据 采集器内。用户随后可将这些重量变化数据进行后处理，即根据水分密度换算成水分高度 (土壤蒸发量)的变化。也可将这种数据转换过程直接在数据采集器的软件程序中设置，使 数据采集器直接存储显示表示土壤蒸发量的水分高度变化数据。需要注意的是，蒸发传感器设置在露天空旷平坦地方，并能终日受到阳光照射，调 好水平，底座固定好，观测前装入土壤柱即可测量。可以进行连续测量土柱重量变化，进而 得出土壤蒸发量的变化。下面描述土壤蒸发传感器的具体使用方法。土壤蒸发传感器的容量筒直径为34cm，高度为34cm，安装时首先在安装地挖一个 容量筒大小的坑，将挖出的原状土装入蒸发筒内，蒸发筒直径为29cm，高为28cm，土柱的高 度离筒口 3cm，其次将容量筒埋入挖好的坑内，筒口高出水平地面3cm，使外部水平地面与 蒸发筒内土体处于一个水平面。然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种土壤蒸发传感器，其特征在于，包括容量筒、蒸发筒、称重传感器、信号线和电缆线，容量筒和蒸发筒都是上部开口的筒，称重传感器水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位于容量筒的内部以及称重传感器之上，信号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙，信号线的一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端引出到容量筒之外。

【技术特征摘要】
1.一种土壤蒸发传感器，其特征在于，包括容量筒、蒸发筒、称重传感器、信号线和电缆 线，容量筒和蒸发筒都是上部开口的筒，称重传感器水平位于容量筒的内部底部，蒸发筒位 于容量筒的内部以及称重传感器之上，信号线和电缆线位于蒸发筒与容量筒之间的间隙， 信号线的一端和电缆线的一端分别与称重传感器连接，信号线的另一端和电缆线的另一端 引出到容量筒之外。2.根据权利要求1所述的一种土壤蒸发传感器，其特征在于，还包括电源稳压滤波整 形模块，电缆线引出容量筒之外的一端与电源稳压滤波整形模块连接。3.根据权利要求1所述的一种土壤蒸发传感器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清河，施生锦，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业研究所，
类型：实用新型
国别省市：11