Тепловой преобразователь потенциала влаги почвы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 911282 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(И М. Кл.з 6 01 И 25/56 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий(54) ТЕПЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОТЕНЦИАЛА ВЛАГИ ПОЧВЫ 1 2Изобретение относится к измерительной технике, а именно к влагометрии и может быть использовано в устройствах, предназначенных для измерения потенциала влаги в почвах,Известны тепловые преобразователи потенциала влаги почв, содержащие термистор с окружающим его нроволоч" ным нагревателем, заключенные в гипсовый пористый блок. При помещении теплового преобразователя в почву в результате свободного влагообмена пористйй блок напитывается влагой, и через некоторое время потенциалы влаги в преобразователе и в окружающей. его почве выравниваются. При пропускании тока через нагревательный элемент температура термочувствительного элемента растет. Скорость роста температуры зависит от величины рассеяния тепла. в блок, и, следовйтелъно, от влагосодержания и соответствующего ему потенциала влаги внутри пористого блока. Указанная скорость роста температуры и принимается за меру величины потенциала влаги почвы. Различие скоростей роста температуры при изменении величины влажности пористого блока от влагонасыщенного до воздушносухого характеризует чувствительность теплового преобразователя и зависит,в основном, от материала, из котороговыполнен пористый блок 1),Недостатками такого преобразователя, помимо невысокой чувствительности, являются низкая стабильностьхарактеристик из-за постепенногоразруШения гипсового блока под действием влаги и его малая механичес. кая прочность,Известен тепловой преобразователь, в котором используется пористый блок из керамики, в центре которого располагается термистор, служащий одновременно нагревателем и термочувствительным элементом; Механическая прочность и стабильность ха-,рактеристик этого преобразователя20 значительно выше 2. Однако чувствительность данногопреобразователя не превышает 1,5.Кроме того, применение термистора 25 приводит к зависимости показанийпреобразователя от температуры почвы,Наиболее близким техническим решением к изобретению является тепловой преобразователь, содержащий полу проводниковый диод с нагревательнойспиралью, размещенной в пористом блоке. При пропускании тока нагрева через спираль тепловая волна распространяется в пористый блок, изменяя температуру полупроводникового диода, который служит термочувствительным элементом 3.Однако чувствительность известного преобразователя мала и не превышает 2.Целью изобретения является повы 10 шение чувствительности теплового преобразователя потенциала влаги почвы.Эта цель достигается тем, что пористый блок преобразователя, содержащего полупроводниковый диод с нагревателем, выполнен из порошкообразного абразивного материала(наполнитель) с высокой теплопроводностью, заключенного во влаго проницаемую оболочку.Влагопроницаемая оболочка необходима для обеспечения механической прочности преобразователя и выполнена в виде цилиндрического стакана 25 из пористой керамики. Наполнителем служит абразивный порошок, изготовленный из какого -либо одного вида материала: электрокорунда, кварца, карбида бора или алмаза с размерами З 0 частиц от единиц до сотен микрон, т. е. размерами, соответствующими естественной дисперсности большинства почв.На чертеже схематически изображен 35 предлагаемый преобразователь.Влагопроницаемая оболочка 1, выполненная из пористой керамики, заполнена кварцевым порошком 2. В центре блока расположены проволочный 40 никелевый термочувствительный элемент 3 и нагревательная спираль 4 из нихрома.Тепловой преобразователь перед измерениями вводят в почву. Для измерения потенциала влаги через на гревательный элемент 4 преобразователя пропускают ток и определяют скорость роста температуры термочувствительного элемента 3, например, по величине изменения его со противления. В сухой почве рассеяние тепла от нагревательного элемента мало из-за большого контактного теплосопротивления между частицами кварца. В этом случае скорость роста температуры, а следовательно, изменение сопротивления термочувствительного элемента велико. Во влажной почве, под действием почвенной влаги, заполняющей поры между частицами, порошок насыщается до равновесного значения влагосодержания, тепловой контакт между частицами улучшается, возрастает отдача тепла от нагревательного элемента и, соответственно, уменьшается. скорость, роста температуры термочувствительного элемента. Стабильность характеристик преобразователя достигается за счет высокой твердости частиц, обеспечивающей постоянство контактов между частицами, а значит, контактногб теплосопротивления.Чувствительность предлагаемого преобразователя, характеризуемая отношением скоростей роста температуры термочувствительного элемента для сухого и полностью влагонасыщен- ного состояний, достигает 10 - 15, что в 5 - 10 раз больше, чем у известных тепловых преобразователей.Формула изобретенияТепловой преобразователь потенциала влаги почвы, содержащий полупроводниковый диод с нагревательнойспиралью, размещенной в пористомблоке, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения чувствительности, пористый блок выполнен изабразивного порошкообрааного материала с высокой теплопроводностью,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Глобус А.М. Экспериментальнаягидрофизика почв. Л., Гидрометеоиздат, 1969, с. 190.2,В 8 оос 1 жогЮ М,Е. апс 1 Раде Э.В,ЯоФ вс 1, вос. Ащег Ргос., 1957,чоЕ, 21,Р 1, р. 11 - 15.91128 Составитель А.Платоваиколайчук Техред М.Гергель Корректор А.Фер к 3 1109/28ВНЙИП 3035,илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна Госу делам Москв ираж 883рственногозобретенийЖ, Раую омитет откры кая на