懸掛式土壤蒸滲儀

*部分:產(chǎn)品技術(shù)介紹

1．1  產(chǎn)  品  簡(jiǎn)  介

波恩儀器公司研發(fā)的稱重式土壤蒸滲儀是在現(xiàn)代電子技術(shù)、土壤物理學(xué)和微氣候?qū)W等學(xué)科領(lǐng)域不斷深入發(fā)展的基礎(chǔ)上，為測(cè)定農(nóng)田蒸騰、蒸發(fā)和地下水土壤水分轉(zhuǎn)化，而研發(fā)生產(chǎn)的一種更系統(tǒng)、更綜合的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備。其通過(guò)對(duì)被測(cè)土壤（原狀土或人工配制實(shí)驗(yàn)土）水循環(huán)的記錄分析，以研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運(yùn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律。該儀器采用的高精度、高分辨率稱重系統(tǒng)，配置了智能數(shù)據(jù)采集器和信號(hào)傳感器，可同時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)土體水分蒸騰蒸發(fā)、滲漏隨時(shí)間的微小變化及氣溫、空氣濕度、光照、降水等對(duì)應(yīng)相關(guān)參數(shù)，并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線快速分析處理、記錄存儲(chǔ)，做到了數(shù)據(jù)采集的高速化、準(zhǔn)確化和人性化。大大提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。適用于農(nóng)田、草原、森林及河流濕地等生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。我公司生產(chǎn)的稱重式土壤蒸滲儀經(jīng)多年實(shí)際使用，在廣大用戶使用過(guò)程中贏得了非常好的口碑。

BN-XGZS102（懸掛式）稱重式土壤蒸滲儀(標(biāo)配)，規(guī)格尺寸為：長(zhǎng)2.0m，寬2.0m，深2.3m，表面積4平方米。

1．2  產(chǎn) 品 系 統(tǒng) 組 成

1.2.1系統(tǒng)組成

稱重式蒸滲儀整機(jī)系統(tǒng)可分為四大部分：

（一）測(cè)量部分：由土箱、稱重系統(tǒng)和平臺(tái)以及配套傳感器等組成。

（二）數(shù)據(jù)傳輸部分：由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、放大器及供電系統(tǒng)等組成。

（三）終端顯示部分：由蒸滲儀主控制器和配套軟件等組成。

（四）設(shè)備安裝地下室：由主設(shè)備室和檢修通道等組成。

1.2.2 標(biāo)準(zhǔn)配置

1．3  工  作  原  理

1.3.1蒸滲儀測(cè)量原理

對(duì)于被蒸滲儀測(cè)量的土柱，其水量的平衡方程為：

△S = P + I + Q - △R – ET           (1)

式中△S為土壤儲(chǔ)存水量的變化，P為降水量，I為灌溉量，Q為地下水流，△R為凈地表徑流量，ET為蒸騰蒸發(fā)量。

對(duì)于蒸滲儀，△R一般可以忽略，方程1可改為

ET = P + I + Q - △S             (2)

降水量（P）和灌溉量（I）可以由雨量計(jì)和水表直接測(cè)得。土壤儲(chǔ)存水量的變化量（△S）代表降水或灌溉后水分的增加，或測(cè)量蒸騰蒸發(fā)作用導(dǎo)致水分的損失，這些較難測(cè)量，所以產(chǎn)生了高精度的稱重系統(tǒng)來(lái)測(cè)量△S。

地下水流Q代表由蒸滲儀供排水系統(tǒng)供進(jìn)和排出的土柱的水量。在地下水位不發(fā)生變化時(shí)，加入到土柱的水量為地下水對(duì)土壤水的補(bǔ)給量（Eg），Eg = Q ，由土柱排出的水量為地下水補(bǔ)給量（Rg），Rg = Q ，如果大田中地下水位發(fā)生了變化，為了保持儀器內(nèi)水位與大田水位*，須向土柱內(nèi)加入或排出一定水量，地下水對(duì)土壤水的補(bǔ)給量與入滲量可由其間接計(jì)算得出。如果地下水位上升的△H

Eg = Q – a·△H                        (3)

如果地下水位下降了△H

Eg = b·△H – Q                       (4)

a和b為吸水和脫水實(shí)驗(yàn)測(cè)定的系數(shù)。實(shí)際上a=b=△Q，△Q為地下水位上升或下降時(shí)含水量的變化，可由水分儀測(cè)得。

稱重式蒸滲儀結(jié)構(gòu)原理圖

1.3.2稱重系統(tǒng)原理

懸掛式稱重機(jī)構(gòu)原理如下圖所示:由兩塊方鋼夾在鋼絲繩中部與兩塊斜鐵及平衡臂產(chǎn)生工作狀態(tài)。在平衡臂水平時(shí)，鋼絲繩產(chǎn)生垂直錯(cuò)位（為基準(zhǔn)零點(diǎn)）。當(dāng)土體重量發(fā)生變化時(shí)，平衡臂上下擺動(dòng)形成擺角變化，通過(guò)鋼性連桿機(jī)構(gòu)將擺角的變化轉(zhuǎn)換為線位移，再利用高分辨率的位移傳感器測(cè)出位移變化量，經(jīng)過(guò)標(biāo)定，從而實(shí)現(xiàn)土箱重量變化的測(cè)量。

1.3.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理

信號(hào)放大器能夠采集位移傳感器和滲漏量傳感器的信號(hào)，放大處理成數(shù)字信號(hào)，再將這些數(shù)字信號(hào)通過(guò)RS485方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器可以連續(xù)記錄32000組數(shù)據(jù)，每組由蒸發(fā)量、滲漏量，溫度等配套傳感器測(cè)量參數(shù)及對(duì)應(yīng)時(shí)間構(gòu)成。上位計(jì)算機(jī)可以通過(guò)RS232從數(shù)據(jù)采集器中以實(shí)時(shí)或歷史兩種方式獲取數(shù)據(jù)，整理成標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)、曲線、圖表，供實(shí)驗(yàn)者分析、存檔。

稱重式蒸滲儀測(cè)控系統(tǒng)組成框圖

降雨期間稱重式蒸滲儀監(jiān)測(cè)曲線（軟件截圖）

夏季南方（湖南祁陽(yáng)）夜間蒸發(fā)量監(jiān)測(cè)曲線（軟件截圖）

蒸滲儀土箱重量變化量與傳感器的位移變化量成線性關(guān)系。通過(guò)傳感器測(cè)得位移變化量，再用標(biāo)定所得系數(shù)計(jì)算出對(duì)應(yīng)土箱重量的變化量即貯水量變化量。 在土箱的排水口，安裝滲漏量傳感器，測(cè)得滲漏量變化量。蒸散量由貯水量和滲漏量計(jì)算得到。本系統(tǒng)中，單位時(shí)間的蒸散量是由貯水量變化量減去滲漏量變化量。

懸掛式土壤蒸滲儀