Датчик для определения гидрофизических характеристик грунтов

Датчик для определения гидрофизических характеристик грунтов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >899753 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) M. Kë,..

Е 02 D 1/00

G 01 N 27/40 (22) Заявлено 15.10.79 (21) 2829960/29-33 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гюеударственный комлтет (53) УДК 681.2.083:

:631.42 (088.8) Опубликовано 23.01.82. Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 23.01.82 пю делам изобретений и аткрмтий (72) Авторы изобретения

Э. И. Бланк

Московский гидромелиоративный ин (71) Заявитель (54) ДАТЧИК ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано в сельском хозяйстве и строительстве.

Известен датчик для определения гидрофизических 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-2, АН-2Ф, насыщенные ионами (1) . 1О

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 15 гидрофизических характеристик грунтов, включающий пористый наконечник, соединенную с ним посредством заполненной жидкостью тензометрической трубы, измерительную систему и блок управления (2) .

Недостатком этого датчика является низкая точность исследования и ограниченный диапазон применения по грунтовым условиям.

Цель изобретения — повышение точности и диапазона исследования.

Поставленная цель достигается тем, что в известном датчике для определения гидрофизических 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 внешних секций, разделенных между собой водонепроницаемой перегородкой и полупроницаемой 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, при этом парные электроды

899753 з внешней 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 от5

Зо

4 крыта, 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 запорными 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 изобретения

1. 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 полупрони899753

Составитель P. Погосян

Редактор А. Шандор

Заказ 12103/40 хред А. Боикас Корректор Н. Швыдкая

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 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 парными электродами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 195707, кл. G 01 N 27/40, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 553563, кл. G 01 N 1/ll, 1977 (прототип).