自動稱重式蒸滲儀

自動稱重式蒸滲儀是一種自動測試、記錄、存儲、輸出試體重量、土壤水勢（溫度）剖面變化的設(shè)備，為研究農(nóng)田蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化關(guān)系，水文循環(huán)中的下滲、地表徑流、地下徑流等過程提供更系統(tǒng)、更準(zhǔn)確的測量工具。

自動稱重式蒸滲儀由稱重系統(tǒng)、防護(hù)式測筒、重量卸荷裝置、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等集成而成。

1.稱重系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)是自動稱重式蒸滲儀的核心技術(shù)，3支重量傳感器安裝在夾角120°的鋼制傘形“人”字支撐結(jié)構(gòu)頂端，重量傳感器與測筒直接接觸，物體重心與稱重系統(tǒng)的重心保持在一條垂線上，傳感器受力均勻，稱量范圍最大為3.8～6.0t，稱量鑒別力達(dá)到100g，按照灌溉試驗中準(zhǔn)確反應(yīng)0.1mm蒸散量變化要求，完全能夠滿足該領(lǐng)域的科學(xué)實驗要求。

2.防護(hù)式測筒

防護(hù)式測筒綜合考慮冬季凍脹、受力、測試面積、土體深度以及便于定位稱重等因素，設(shè)計了由測筒、雙“L”形防滲保護(hù)筒組成的新型防護(hù)式測筒。為便于數(shù)據(jù)線安裝和管理，在測筒內(nèi)壁焊接一處矩形穿線槽，每隔20cm布置一個傳感器安裝孔。

3.重量卸荷裝置

重量卸荷裝置采用桿件連接結(jié)構(gòu)，各連接處焊接了加固桿，保證整體穩(wěn)定、牢固；安放稱重系統(tǒng)的3個承壓點鋼板進(jìn)行加厚處理，提高承壓能力；中間支柱安裝了10t啟閉力的千斤頂，確保支撐重量和支撐結(jié)構(gòu)能上下自由活動；底腳安裝調(diào)節(jié)螺栓，用于整體調(diào)平，保證卸荷架支撐面水平。重量卸荷裝置可在試驗間歇期支撐起測筒，使稱重傳感器解壓，防止其疲勞，提高稱重系統(tǒng)穩(wěn)定性和耐久性，延長使用壽命。

4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

為了提高數(shù)據(jù)采集精度，滿足試驗數(shù)據(jù)采集連續(xù)性要求，開發(fā)了蒸滲儀數(shù)據(jù)自動采集與分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由水分傳感器、溫度傳感器、滲漏量傳感器、系統(tǒng)主機、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、計算機等組成，實現(xiàn)實時監(jiān)測重量、溫度、水勢的變化情況并進(jìn)行編輯分析，其操作界面簡單，軟件系統(tǒng)穩(wěn)定，可大大提高實驗觀測精度，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，為作物蒸發(fā)蒸騰、水分補給、土壤水熱耦合運移規(guī)律及模擬等研究提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

水勢傳感器用來測量土壤顆粒吸附水分子的表面張力，測試范圍0～100kPa；主要由陶土頭、集氣室、連接管、壓力傳感器4部分組成。倒梯形的集氣室頂部與變徑的導(dǎo)氣管連通，保證整個水勢傳感器在橫向安裝使用情況下能最大限度地排空集氣室中的空氣，減少排氣操作次數(shù)，內(nèi)徑小且變徑的導(dǎo)氣管與進(jìn)水管減少了集氣室加水排氣頻率，提高了測量數(shù)據(jù)的精度和穩(wěn)定性，一次加水可使用15天以上，其排氣方便，不會影響土壤水勢傳感器的反應(yīng)靈敏度。

溫度傳感器可測定土壤溫度，用來反映土壤剖面溫度變化，結(jié)合土壤水勢數(shù)據(jù)用于土壤水熱耦合運移規(guī)律研究，測量范圍為-10℃～100℃。溫度傳感器可將測試信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字，并傳輸至電腦硬盤，以便于數(shù)據(jù)分析、存儲和打印。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決了數(shù)據(jù)采集、無線傳輸與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的集成問題，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集、提取、分析等一體化操作。

黑龍江省水利科學(xué)研究院