自動(dòng)稱(chēng)重式蒸滲儀

自動(dòng)稱(chēng)重式蒸滲儀是一種自動(dòng)測(cè)試、記錄、存儲(chǔ)、輸出試體重量、土壤水勢(shì)（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(guò)程提供更系統(tǒng)、更準(zhǔn)確的測(cè)量工具。

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

1.稱(chēng)重系統(tǒng)

稱(chēng)重系統(tǒng)是自動(dòng)稱(chēng)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(cè)筒直接接觸，物體重心與稱(chēng)重系統(tǒng)的重心保持在一條垂線上，傳感器受力均勻，稱(chēng)量范圍最大為3.8～6.0t，稱(chēng)量鑒別力達(dá)到100g，按照灌溉試驗(yàn)中準(zhǔn)確反應(yīng)0.1mm蒸散量變化要求，完全能夠滿(mǎn)足該領(lǐng)域的科學(xué)實(shí)驗(yàn)要求。

2.防護(hù)式測(cè)筒

防護(hù)式測(cè)筒綜合考慮冬季凍脹、受力、測(cè)試面積、土體深度以及便于定位稱(chēng)重等因素，設(shè)計(jì)了由測(cè)筒、雙“L”形防滲保護(hù)筒組成的新型防護(hù)式測(cè)筒。為便于數(shù)據(jù)線安裝和管理，在測(cè)筒內(nèi)壁焊接一處矩形穿線槽，每隔20cm布置一個(gè)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(chēng)重系統(tǒng)的3個(gè)承壓點(diǎn)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(dòng)；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(yàn)間歇期支撐起測(cè)筒，使稱(chēng)重傳感器解壓，防止其疲勞，提高稱(chēng)重系統(tǒng)穩(wěn)定性和耐久性，延長(zhǎng)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(mǎn)足試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集連續(xù)性要求，開(kāi)發(fā)了蒸滲儀數(shù)據(jù)自動(dòng)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(jī)、數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)等組成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)重量、溫度、水勢(shì)的變化情況并進(jìn)行編輯分析，其操作界面簡(jiǎn)單，軟件系統(tǒng)穩(wěn)定，可大大提高實(shí)驗(yàn)觀測(cè)精度，保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，為作物蒸發(fā)蒸騰、水分補(bǔ)給、土壤水熱耦合運(yùn)移規(guī)律及模擬等研究提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

水勢(shì)傳感器用來(lái)測(cè)量土壤顆粒吸附水分子的表面張力，測(cè)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(gè)水勢(shì)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(cè)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(huì)影響土壤水勢(shì)傳感器的反應(yīng)靈敏度。

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

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決了數(shù)據(jù)采集、無(wú)線傳輸與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的集成問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、提取、分析等一體化操作。

黑龍江省水利科學(xué)研究院