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                        微型土壤蒸渗仪

                        简介—— 1、 产品简介及设计目标QYZS-WX1型直称式土壤蒸渗仪是我公司在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入

                        联系电话:029-88295417029-88295417

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                        1、 产品简介及设计目标

                        QYZS-WX1型直称式土壤蒸渗仪是我公司在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入发展的基础上,为测定农田蒸腾蒸发和地下水-土壤水转化而研发生产的一种更系统更综合的标准实验设备。其通过对被测土壤(原状土或人工配置实验土)水循环的记录分析,以研究农作物的耗水规律和SPAC系统中水分运移转化规律。该仪器采用先进的高分辨率称重系统,配置了智能数据采集器和信号传感器,可同时检测被测土体水分蒸腾蒸发、渗漏随时间的微小变化及气温??掌?、光照、降水等对应相关参数,并对测量的数据进行实时在线快速分析处理、记录储存,做到了数据采集的高速化、准确化和人性化,大大提高了工作效率,降低了劳动强度。适用于农田、草原、森林及河流湿地等生态系统水文循环的长期监测。

                        微型称重式蒸渗仪,是我公司在充分汲取国内外有关系统特点的基础上,设计研制的新款设备。其主要特点是:紧跟传感器技术和检测技术的革新提高了相关参数的测量精度;同时,进一步改善和提高了微型型称重式蒸渗仪使用中的效率,降低了劳动强度和维护工作量。其筒体结构与工作原理如图所示,主要包括土箱体(主体系统的核心)、称重系统和数据采集与监控系统。蒸渗仪的主题系统是指装有饱和或非饱和的土箱、外壁以及土壤中的测试仪器,土箱的结构和仪器的数量和种类依据科研需求设计和布局。


                        微型直称式土壤蒸渗仪整机总体结构



                        2、 系统组成及总体结构

                        微型直称式土壤蒸渗仪整机系统可分为硬件和软件两大部分,共四个板块:

                        (1)  测量部分:由土箱、称重系统平台以及配套传感器等组成、

                        (2)  数据传输部分:由数据转换???、放大器及供电系统等组成。

                        (3)  终端显示部分:由数据采集器、主控制器、配套软件及液晶显示屏等组成。

                        QYZS-WX1型直称式蒸渗仪整机系统(单套)

                        序号

                        名称

                        数量

                        备注

                        1

                        高精度称重传感器

                        1

                        2

                        称重平台及土箱

                        1

                        3

                        数据采集器及主控制器

                        1

                        含控制???span>

                        4

                        称重显示控制器

                        1

                        5

                        连接线缆及信号控制线

                        1

                        6

                        备电箱和太阳能电池板及蓄电池

                        1

                        7

                        配套软件

                        1


                        微型直称式土壤蒸渗仪地表(照片)

                        直称式土壤蒸渗仪箱体布局(照片)



                        3、 整体解决方案

                        1·蒸渗仪测量原理

                        对于被蒸渗仪测量的土柱,其水量的平衡方程为:

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

                        式中?S为土壤储存水量的变化,P为降水量,I为灌溉量,Q为地下水流,?R为净地表径流量,ET为蒸腾蒸发量。

                        对于蒸渗仪,?R一般可以忽略,方程1可改为

                        ET=P+I+Q-?S2

                        降水量(P)和灌溉量(I)可以由雨量计和水表直接测得。土壤储存水量的变化量(?S)代表降水或灌溉后水分的增加,或测量蒸腾蒸发作用导致水分的损失,这些较难测量,所以产生了高精度的称重系统来测量?S。

                        地下水流Q代表由蒸渗仪供排水系统供进和排出的土柱的水量。在地下水位不发生变化时,加入到土柱的水量为地下水对土壤水的补给量(Eg),Eg=Q,由土柱排出的水量为地下水补给量(Rg),Rg=Q,如果大田中地下水位发生了变化,为了保持仪器内水位与大田水位一致,需向土柱内加入或排出一定水量,地下水对土壤水的补给量与入渗量可由其间接计算得出。如果地下水位上升?H

                        Eg=Q-a×?H3

                        如果地下水位下降了?H

                        Eg=b×?H-Q4

                        a和b为吸水和脱水实验测定的系数。实际上a=b=?Q,?Q为地下水位上升或下降时含水量的变化,可有水位计测得。


                        2·称重原理及方案

                        直称式蒸渗仪称重机构原理如下图所示:称重系统采购专用的称重传感器,作用在称重平台上,直接称重土箱的总重量。

                        微型直称式蒸渗仪承重结构

                        称重传感器采用高精度称重传感器,在称重平台下1个支点支撑称重土箱,支点放置一个称重传感器称重计算。


                        选用称重传感器照片

                        称重传感器的主要性能指标如下:

                        1) 称重范围:0~500.0Kg,分辨率0.01Kg;

                        2) 精度:0.1mm;

                        3) 分辨率:0.025mm;

                        4) 综合精度:0.01%;

                        5) 称重采样速率:1秒;

                        6) 输出阻抗:2.0+/-0.25%);

                        7) 材质:不锈钢或塑料,全焊接密封,并通过IP68工业防护等级标准;

                        8) 耐化学腐蚀,五年质保。


                        由于称重传感器固有的零漂和蠕变特性,在长期受力状态下不可避免影响测量精度,并且每只传感器的误差参数又不同。我公司专门设计开发了称重传感器校验设备和方法,对其量程、稳定性、重复性和敏感性进行测试和校验。如量程的测试采用依次加载已知重量砝码2~300Kg然后再依次减载的方法;为了测试其稳定性,在2h内向称重传感器加载300Kg重物,然后每30min测量度数,判断其稳定。称重传感器的敏感性采用依次加载和减载10g、20g、20g、30g、20g、100g、100g、200g的方法来测量。从而有效的清除零漂和蠕变带来的测量误差。


                        3·数据采集原理及方案

                        本系统的数据采集全部为智能化采集,数据可直接保存到数据库中,也可以数据文件的形式按设计定的周期保存,并且能通过网络进行远程数据传递和状态监控?;灏ㄎ锢砩璞覆?、网络传输层、数据资源层、科研业务层4个层次,以及信息安全保障、标准规范建设两个支撑体系。

                        称重式蒸渗仪测控系统组成框图



                        本项目共需4个采集器??橥瓿墒莶杉挝?。每个采集??樘峁?span>32路信号采集端子如图5所示,每个端子所采集的信号均能转换为485新号,通过485总线电流???,可与控制柜一起组成485网络。在网络中每个采集??橛衅涔潭ǖ慕诘愕刂?,控制柜通过这个地址可唯一的与组内??榻诘阃ㄐ?。

                        直称是蒸渗仪采集??榭蛲?span>



                        4、性能参数

                        1、土箱尺寸: 表面积0.5m2,1m

                        2、土箱要求: 塑料、厚度5~11mm

                        3、称重范围: 0~500.0kg,分辨率0.05kg

                        4、工作温度: -30~60

                        5、工作条件: 220V交流隔离供电或太阳能

                        6、显示屏: 4行中英文字符

                        7、输出: RS-485/RS232/WIFI

                        8、称重采样速率: 60

                        数据平台

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