基于压差传感器的自记录盘式负压入渗仪设计.pdf

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1、94传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2011年第3O卷第2期基于压差传感器的自记录盘式负压入渗仪设计林琳，陈捷，张中彬(1．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北武汉430072；2．中国科学院南京土壤研究所。江苏南京210008)摘要：为了解决人渗数据人工观测过程中的劳动量过大和读数误差问题，设计了利用压差传感器与数据采集器联合运行，自动搜集入渗数据的自记录盘式负压入渗仪。对盘式负压人渗仪原理与各部件组成，压差传感器与储水管的联合运行机制，以及数据采集器采用的数学处理过程进行了研究。通过自由入渗、室内土柱入渗和

2、田间人渗实验3种方式逐步校验了该仪器读数的准确性和应用的可靠性。关键词：压差传感器；水力传导度；空间变异；数据采集中图分类号：S152．7文献标识码：B文章编号：1000-9787(2011)02-0094-031‘n··'1●●⋯·_’esi~n0tautOmateddisclntiltrOmeterDased1●●●·■l·'；l=0nnllterentialtraasdUCerLINLin，CHENJie。ZHANGZhong_hin。，(1．StateKeyLaboratoryofWaterResourcesandHydropowerEngineeringSciences

3、，WuhanUniversity，Wuhan430072，China：2．InstituteofSoilScience，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，China)Abstract：Inordertosolvetheproblemoflargeamountoflaborandtheerrorofreadingsduringthemanualt，asimpleautomateddiscinfihrometerisdesigned．Itlinksadifferentialtransducerandadataloggerandgetsinf

4、iltrationdataautomatically．Theprincipleandcomponentsofthediscinfihrometer，thecombinationmechanismofthedifferentialtransducerwiththewaterstoragepipe，andmathematicalprocessusedinthedatalogerarestudied．Theaccuracyofdatareadingsandreliabilityofapplicationofthedeviceisverifiedbythetests0ffreeinfil

5、tration．soilcolumninfiltrationandfieldinfiltration．Keywords：differentialtransducer；soilhydraulicconductivity；spatialvariability；datacollection0引言数，田间实验过程中往往需要若干入渗仪同时使用，这必然田间原位测定土壤人渗特性是研究描述土壤水动力学面临人为读数的误差和数据采集的困难。过程的关键，国内外研究者围绕这一问题进行了大量研自动采集数据的盘式负压入渗仪主要采用传感器究⋯，Angulo—JaramilloR等人指出盘式人渗仪将成为未来和T

6、DR[62种方法记录储水管中水位变化，其中，传感器方田间测定表层土壤水力参数的重要手段j。盘式入渗仪法已从采用2个表压传感器(G)发展为精度更高的应用一原理是利用初始入渗速率和稳定人渗速率来区分受毛管力个差压传感器(D)的方法。本文叙述了基于压力传感器和与重力所控制的土壤入渗流。通过选择水压大小，可以计数据采集器的自记录盘式负压入渗仪的设计工艺，介绍了算出与人渗过程有关的土壤孔隙的大小。盘式入渗仪可以处理相应入渗数据的数学方法，通过自由入渗，室内土柱入被用来测定土壤接近饱和时的导水率、土壤吸水率、两区模渗和田间入渗实验3种方式检验改装后仪器的使用效果。型的参数及导水孔隙度。由于盘

7、式入渗仪测定导水率快速1仪器设计工艺简单又可以获得较多信息，也能应用于坡地土壤导水率的盘式负J玉人渗仪由3部分组成，即人渗盘、储水管与调测定，越来越多的研究者用它来研究土壤表层导水率的空压管，入渗盘通过渗透膜与土表直接接触。天然土层表面间变异性。同时也应考虑到受土壤空间变异的影响，经过不扰动其结构的人为平整后，仍需在土面上铺设一层为了给生态系统水循环和水土保持等研究提供可靠的参沙子，沙层是调整地表微地形和保证盘面与土壤表面紧密收稿日期：2010-09-06基金项目：国家自然科学基