Датчик для определения гидрофизических характеристик грунтов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗЬБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 681.2.083: :631.42 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень3Дата опубликования описания 23,01.82 пю делам изобретений и аткрмтий(71) Заявител осковскии гидромелиоративныи ин(54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯИДРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК Г НТОВ Цель диапазПоставленная цель достигается тем, чтов известном датчике для определения гидро- физических характеристик грунтов, включающем пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управления. Пористый наконечник выполнен составным из внутренних и 1 О внешних секций, разделенных между собойводонепроницаемой перегородкой и полупроницаемой мембраной и снабжен дополнительной тензометрической трубой с жидкостью, связанноЙ с измерительной системой, и парными электродами, размещенными во 15 внешней и внутренней секциях, расположенных с одной стороны наконечника и связанными с блоком управления, причем измерительное приспособление снабжено рычажной системой с запорными крышками, взаимодействующими с торцами тензометрических трубок, каждая из которых установлена соответственно во внешней и внутренней секциях, расположенных с другой стороны наконечника, при этом парные электроды Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в сельском хозяйстве и строительстве.Известен датчик для определения гидро- физических характеристик грунтов, включающий гипсовый экран с заполнителем , с помещенными в него электродами, которые электрическими проводами соединены с измерительным прибором.В качестве заполнителя используют ионообменные смолы, например, КУ, АНФ, насыщенные ионами 11).Недостатком этого датчика является ограниченный диапазон исследования и кратковременный характер их применения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является датчик для определения гидрофизических характеристик грунтов, включающий пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управления 12.Недостатком этого датчика является низкая точность исследования и ограниченный диапазон применения по грунтовым условиям. ретения - повышение точностиисследования.5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 звнешней секции наконечника оснащены парными электродами.На чертеже изображен предлагаемый датчик.Датчик включает пористый наконечник 1, разделенный на внутренние секции 2 и 3 и внешние секции 4 и 5 водонепроницаемой перегородкой 6 и полунепроницаемой мембраной 7, например, из осадочной пленки. В секциях 2 и 4 установлены парные электроды 8, 9 и 10, связанные проводами 11 с блоком 12 управления, а в секциях 3 и 5 установлены тензометрические трубы 13 и 14 соединенные с измерительной системой 15, оборудованного мембраной 16, ползунком 17, реостатом 18, запирающими крышками 19 и 20, связанные двуплечим рычагом 21 на опоре 22. Измерительная система 14 связана проводами 23 с блоком управления.Датчик работает следующим образом.Датчик погружают в грунт. С электродов 8, 9 и 10 снимают показания электропроводности соответственно внутренней секции 2, внешней секции 3 пористого наконечника и грунта.Причем, вследствие наличия полунепроницаемой мембраны 8, обладающей свойствами осмотической решетки, концентрации солей во внутренней части пористого наконечника 1 равна нулю, а в его внешней части вследствие диффузии ионов, равна концентрации растворенных солей грунта. По величине разницы показаний электропроводности с электродов 8 и 10 определяется концентрация раствореннык солей грунта, Кроме того, величина разницы показаний с этих электродов является поправкой от влияния солей на показания с электродов 9 в грунте, с учетом которой измеряется его влажность.Таким образом, с измерительной аппаратуры блока 12 управления, соединенной с электродами 8, 9 и 10, соответствующими, известным способом снимаются показания, характеризующие влажность грунта с учетом концентрации растворенных солей.Разница показаний электропроводности, полученных с электродов 8 и 9, обусловлена различной пористостью исследуемого грунта и наконечника, а также их различной физико-химической природой. Но так как влияние физико-химической природы материала постоянно и легко учитываемо, а пористость наконечника 1 заданная величина, то разница показаний с электродов 8 и 9 на соответствующей. шкале измерительной аппаратуры блока 12 управления определяет данные о пористости исследуемого грунта в данной точке. Вследствие того, что температура во всех местах датчика, где замеряется электропроводностью, одинакова, на разность показаний, полученных с электродов, влиянием температуры пренебрегают.В первом положении, когда подпружиненная крышка 20 под действием пружины запирает тензотрубку 14, а трубка 13 от 4крыта, разрежение от последней действует на мембрану 16, вызывает перемещение связанного с ней ползунка 17 по реостату 18, сигнал с которого по проводам 23 поступает к измерительной аппаратуре блока 9 управления. При этом с нее снимаются показания о всасывающей силе грунта вместе с силой осмотического притяжения воды влаги,растворенными солями, за полупроницаемой мембраной 7,При поступлении электрического сигнала по проводам 23 из блока 12 управления крышка 19 соленоидного типа притягивается к тензометрической трубке 13 и соответственно через двуплечий рычаг 21 открывается трубка 14, которая дает показания о всасывающей силе грунта. Разница показаний от тензометрических трубок 13 и 14 дает информацию о влиянии засоления на поступление влаги к растениям.Перегородка 6 препятствует искажению показаний с электродов из-за поступления воды из тензотрубок.Таким образом, наличие полупроницаемой мембраны (осмотической решетки), трех пар электродов, находящихся в разных условиях, тензометрических трубок с запор- ными крышками, обеспечивает постоянную, более достоверную о влажности грунтов, их всасывающей силе, пористости и концентрации растворенных солей, вследствие надежности осмотической решетки, как ограждения электродов и тензотрубки во внутренней части пористого корпуса от влияния концентрации растворенных солей и сопоставления показаний снятых с электродов и тензотрубок.Датчик для определения гидрофизических характеристик грунта по сравнению с известным не требует расхода ионов, более долговечен, дополнительно дает показания о всасывающем давлении, о пористости грунтов и концентрации растворенных солей, более точные данные о влажности независимо от типа грунта, что имеет большое значение при разработке математических моделей прогнозирования водного режима в грунтах, в частности, в условиях выращивания растений способом гидропоники.формула изобретения1. Датчик для определения гидрофизи.ческих характеристик грунтов, включающий пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и диапазона исследований, пористый наконечник выполнен составным из внутренних и внешних секций, разделенных между собой водонепроницаемой перегородкой и полупрониСостав нТехред А Тираж 710 И Государствен делам изобрете осква, Ж - 35,Патент, г. У ос едактор А. Шандораказ 12103/40ВНИИпо113035,филиал ПП Корректор Н, ШПодписноеитета СССРоткрытийя на 6., д. 4/5ул. Проектная, 4 дкая ого ком ий и Раушска ж город,цаемой мембраной и снабжен дополнительной тензометрической трубой с жидкостью, связанной с измерительной системой и парными электродами, размещенными во внешней и внутренней секциях, расположенных с одной стороны наконечника и связанными с блоком управления, причем измерительное приспособление снабжено рычажной системой с запорными крышками, взаимодействующими с торцами тензометрических трубок, каждая из которых установлена соответственно во внешней и внутренней секциях расположенных с другой стороны наконечника:2. Датчик по п. 1, отличающийся тем,что парные электроды внешней секции наконечника оснащены наружными парными5 электродами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР195707, кл. б 01 И 27/40, 1967.2. Авторское свидетельство СССР553563, кл. б 01 Х 1/11, 1977 (прототип).