在二面体传感器系统中，两个平板被附接成二面角，使得边缘和弯液面之间的距离（L）以及弯液面上的板之间的距离（a）是二面角（α）的正切的函数。因此，对于纯水，张力（Ψ）等于势（T）并且由T=-2б/[Ltg(α)]给出，其中，б是水的表面张力。为了测量土壤水分张力，系统被连接到多孔元件，并且传感器的边缘被直接压靠根和其他植物器官。另一方面，在边缘位于离样本数微米的情况下测量水势，并且当几乎达到了蒸气压力和温度平衡条件时，响应在交换了数皮升水之后发生。使用滑动计直观地测量0和0.3MPa之间的水张力，并且可以使用显微镜将读数扩展到3.0MPa附近。还可通过向传感器中的水添加已知数量的适当的溶液分子来测量对应于小于-3.0MPa的水势的水活度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】容器构成，该多孔容器具有填充有水的腔，被气密地连接到真空计。其工作范围从零压力到大气压力，但是在实践中，其主要用在零和70kPa之间。普通张力计的最广泛用途是作为灌溉操作中的参考仪器。进而，普通张力计的最大局限是栓塞的出现，也就是多孔容器的腔中容纳的水中的空气的聚集。空气的这种逐渐聚集导致张力计失去响应速度并且经历最大工作张力的相对降低，而空气的所聚集的体积在传感器腔中增加。为了使张力计再次工作而需要的维护是打开盖子，添加水，关闭它并且等待动态平衡的新响应。这看上去是容易的维护，但是考虑到传感器需要在低维护或无维护的情况下操作，该工作已经成为普通张力计用于自动化中的极大障碍。可以用Ridley 和 Burland 在 I"3 年开发的张力计(G6otechnique, V. 43, ρρ321-324，1993)来测量高于大气压力的单位水张力，其高达1500kPa或更高。该高性能张力计的原理类似于普通张力计，不同之处在于其所具 有的腔具有在高起泡压力的多孔元件(电子压力换能器)上的减小的体积，并且在于其在高压舱中被预水合到超过4000kPa达至少24小时以便溶解气泡。在其测量的高水压力角度看，其是高性能仪器。然而，其是不稳定的仪器，在至多数小时的操作之后，其操作经常被栓塞的出现而中断。当所测量的水张力比大气压力单位高得多时，相比普通仪器所经历的，在该仪器中，栓塞具有大得多的混坏性和瞬时效果。尽管有该局限，但这对于需要测量大范围的水张力中的土壤的机械性质的地球物理学者和工程师而言是有价值的系统。文件BR PI 0004264-1中描述了没有栓塞局限性的用于测量水张力的系统。在该系统中，具有填充有空气但没有水的腔的多孔容器承受空气压力，从而通过参数PB (起泡压力)和迫使气体穿透多孔元件的壁所需的空气压力(P)之间的差来测量水张力。具有适合于不同农业应用和不同系统使用的仪器的性质的多孔元件是可商购的。大多数用于测量土壤中的水张力的仪器被在具有多孔膜或盘的压力室中计量，所谓的 Richards 室(Soil Science, v. 51，ρρ 377-386，1941)。在该压力室中，水被迫通过多孔膜流出设备，研究样本(通常为土壤)搁置在多孔膜上。水张力的平衡时间取决于多个因素，其中重要的是土壤层的厚度和膜的起泡压力。处于平衡中的水张力等于所施加的空气压力。该仪器已经主要用于建立水分和土壤中的水张力之间的曲线，所谓的滞留曲线和体积一压力曲线。然而，这是一种计量装置，不是水张力传感器。作为一个局限性，高张力的调整太慢，因为土壤的水力传导性随着水张力以指数关系减小。为了保存谷物和各种食物产品，必须将水活度保持成对应于基质势并且总的水势大大高于3. OMPa (aw>0. 98)。例如，处于吸湿平衡的具有50%相对湿度的谷物可具有aw=0. 50以及96MPa的水势。为了计量这些测量水活度的仪器，使用具有盐溶液的吸湿平衡的技术以及用于准备参考相对湿度的仪器。Greaves在1991年专利技术了使用吸湿盐来调整处于受控压力下的室中的相对湿度的简单系统，并且描述在文件GB 2255190中。其他公认的用于计量湿度计的国际系统是1)两个压力的空气的气态混合物，一个是饱和的并且另一个是测量的，二者均处于等温环境；2)两个温度的空气的混合物，一个是饱和的更加减小的，并且另一个是更高的测量的；3)重力系统，其中，已知质量的水在已知体积的容器中蒸发并且被精细地调整温度(PI BR 0104475-3)。水活度或平衡相对湿度是关于食物保存的主要变量(Bol. SBCTA, V. 30,PP91-96, 1996)。用于确定食物中的水活度的方法是不同的并且包括a)重力方法，其基于确定食物或土壤在等温条件下与参考饱和盐溶液的平衡期间的干燥(解吸)或加湿(吸附或吸收)曲线。由于器官或样本单元的尺寸增大，该方法的速度快速地降低，并且取决于材料，可能需要花费数星期或甚至数月。该方法需要在严格受控的温度下使用，以便防止水冷凝。另外，所采用的饱和溶液应当优选地以实际上独立于温度的方式(也就是说，以小的热系数)调整水活度。由于该方法涉及长时间的等待，其仅仅用于极小易腐食物，而这是各种种子的情形。b)等压过程涉及浸泡在不同的饱和参考盐溶液中的过滤纸条。这些条被称重并且与产品一起放置在室中达24至48小时。每个条可能获得或损失质量，这取决于其水活度高于或低于样本的水活度。因此，通过使用图形插值，人们估计样本的水活度，其中，浸泡在充分盐溶液中的条不会经历质量变化。该方法具有良好的质量和低成本，但却是涉及“尝试”的过程并且被认为是慢方法。c)利用由例如纤维素或酪蛋白制成的参考吸收材料的传感器的平衡方法涉及从标准盐溶液初步建立关于传感器质量和水活度的校准曲线。然后，吸收材料的传感器被与样本放在一起并且在24至48小时之后，人们确定其最终平衡质量，小心防止水的任何损失直到称重。然后，根据传感器质量通过使用校准曲线来计算水活度。该技术用于甜点并且可用于水活度在O. 8至O. 99的植物器官。这是一种低成本和有趣的方法，精度在水活度的O.002单位的量级上。其也是慢方法，其响应稳定性取决于吸收材料。该技术的重要局限性在于其不适合于接近零的水活度。d)如1931年的文件GB 344341所描述的用于测量相对湿度的纤维湿度计是简单且实际的。然而，这些仪器需要经常校准，因为例如像脱脂毛发之类的纤维随着时间过去而失去它们的弹性。而且，这些仪器并没有特别为测量食物中的水活度而建造。e)电阻电子湿度计通常由倒置材料的叶片制成，其例如涂覆有氯化锂的吸湿层。在这些系统中，导电率作为空气的相对湿度的函数而变化。该类型的装置的精度在&￥的O.005单位的量级上。根据文件US 05533393中的描述，Bonne等人在1996年开发了稳定的快速响应微传感器，用于基于氯化锂的吸湿性来测量绝对单位和露点温度。这些电阻装置的当前精细度可能高，如可以在具有多孔元件和加热的电阻传感器中观察到的，在文件Speldrich W02005/121781中描述的，其中，多孔元件的电子加热蒸发了冷凝的水滴并且还使得能够确定高于100%的相对湿度。然而，电阻装置的响应趋向于例如由于稀释或由于离子在惰性基质上的聚集而恶化。f)第二类电子湿度计是那些电容性的，其使用相比空气而言高介电常数的水蒸气。这些系统中的一个具有积聚的复杂度以便改善精度，其描述在文件US 5922939中。总体而言，这些是绝对湿度传感器，其快速地响应并且需要热校正来测量相对湿度。另外，它们趋向于在测量接近饱和的相对湿度时不敏感。总体而言，电容传感器恰与电阻传感器一样也需要经常校准。g)用于测量水活度的露点温度方法通常需要测量例如热电偶表面或冷却的镜面上的温度。如果冷却的表面被杂质污染以及在存在易挥发物质的情况下，露点系统还可能产生水活度的错误估计。通常，该基于露点温度的仪器相比电阻湿度计以及电容湿度计而言更加稳定并且较少遭受干扰。h)在心理测量学方法中，具有湿球的温度计的温度以及参考的干球温度计的温度被用于估计水活度。通常，湿球由于通过施加电流而使水在冷却表面上的先前冷凝(Peltier效应)而变潮湿。在测量水本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：A吉梅内滋卡博，
申请(专利权)人：巴西农业研究公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。