直稱(chēng)式大型蒸滲儀

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介         

        蒸滲儀系統(tǒng)（Lysimeter）是一種安裝在室外空曠觀(guān)測(cè)場(chǎng)（反映田間的自然環(huán)境）或溫室內(nèi)（人工模擬自然環(huán)境）裝滿(mǎn)土壤、測(cè)定農(nóng)田蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)設(shè)備。其通過(guò)對(duì)被測(cè)土壤（原狀土或人工配制實(shí)驗(yàn)土）水循環(huán)的記錄分析，以研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運(yùn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律。該設(shè)備可單個(gè)或成組、成套設(shè)置，適用于農(nóng)田、草原、森林及河流濕地等生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、土壤物理學(xué)和微氣候?qū)W等學(xué)科領(lǐng)域不斷深入發(fā)展，蒸滲儀系統(tǒng)與先進(jìn)的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置配合使用，應(yīng)用范圍已拓展到垃圾填埋場(chǎng)等模擬研究領(lǐng)域。

         XHZ-ZS301直稱(chēng)式土壤蒸滲儀采用先進(jìn)的高分辨率稱(chēng)重系統(tǒng)，配置有先進(jìn)的水分、電導(dǎo)率、鹽分傳感器和智能數(shù)據(jù)采集器及信號(hào)傳輸系統(tǒng)，可通過(guò)對(duì)被測(cè)土壤及作物蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化的監(jiān)測(cè)，研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運(yùn)移規(guī)律。并對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線(xiàn)快速分析處理、記錄存儲(chǔ)和遠(yuǎn)程傳輸，做到了數(shù)據(jù)采集的高速化、準(zhǔn)確化和人性化，大大提高了工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

        直稱(chēng)式土壤蒸滲儀在被測(cè)土體下互成120°角安裝了三只稱(chēng)重傳感器（如下圖所示），直接稱(chēng)量被測(cè)土體的重量變化，得出蒸散量及滲漏量。

直稱(chēng)式蒸滲儀結(jié)構(gòu)原理圖

二、系統(tǒng)設(shè)備組成

        (一)測(cè)量部分：由土壤、鋼筒、稱(chēng)重系統(tǒng)平臺(tái)、稱(chēng)重系統(tǒng)、滲漏量傳感器、稱(chēng)重傳感器等組成。

        (二)數(shù)據(jù)傳輸部分：由前端放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊等組成。

        (三)終端顯示部分：由數(shù)據(jù)采集器、備用電源及配套軟件等組成。

三、設(shè)備配置

四、系統(tǒng)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

        1. 筒體土柱直徑2m，深度2m和3m；稱(chēng)重系統(tǒng)，量程20t（深度2m）/40t（深度3m），分辨率0.02mm；

        2. 滲漏觀(guān)測(cè)系統(tǒng)為稱(chēng)重式，滲漏量測(cè)量分辨率0.001mm；測(cè)量精度0.01mm；

        3. 土壤溫濕度傳感器量程：0-100%，-40-80℃；分辨率：0.08%，0.1℃；精度：±1~3%，±0.5℃。

        4. 顯示和通訊方式：觸摸屏操控顯示，本地PC數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互；定時(shí)時(shí)鐘精度1min/月，最短定時(shí)時(shí)間5min，最大連續(xù)工作時(shí)段1年；本地存儲(chǔ)(數(shù)據(jù)10min的采樣間隔下，大于1年的存儲(chǔ)量)，支持U盤(pán)數(shù)據(jù)下載。

        5. 電壓范圍和工作環(huán)境：AC 220V 50HZ；DC 24V； 相對(duì)濕度≤90% （30℃）， 工作溫度 -20℃～50℃。

        6. 土壤溫濕度傳感器埋設(shè)深度：

        2米深蒸滲儀分20cm、40cm 、60cm、80cm、100cm、150cm共計(jì)分6層填設(shè)；

        3米深蒸滲儀分20cm、40cm 、60cm、80cm、100cm、150cm、250cm共計(jì)分7層填設(shè)。

五、系統(tǒng)原理

        1. 測(cè)量原理

        對(duì)于被自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)量的土柱，其水量平衡方程為：

△S = P + I + Q - △R – ET (1)

        式中△S為土壤儲(chǔ)存水量的變化，P為降水量，I為灌溉量，Q為地下水流，△R為凈地表徑流量，ET為蒸騰蒸發(fā)量。對(duì)于自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，△R一般可以忽略，方程1可改為：

ET = P + I + Q - △S (2)

        降水量（P）和灌溉量（I）可以由雨量計(jì)和水表直接測(cè)得。土壤儲(chǔ)存水量的變化量（△S）代表降水或灌溉后水分的增加，或測(cè)量蒸騰蒸發(fā)作用導(dǎo)致水分的損失，這些較難測(cè)量。所以產(chǎn)生了高精度的稱(chēng)重系統(tǒng)來(lái)測(cè)量△S。

        地下水流Q代表由自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)供排水系統(tǒng)供進(jìn)和排出的土柱的水量。在地下水位不發(fā)生變化時(shí)，加入到土柱的水量為地下水對(duì)土壤水的補(bǔ)給量（Eg），Eg =Q ，由土柱排出的水量為地下水補(bǔ)給量（Rg），Rg =Q ，如果大田中地下水位發(fā)生了變化，為了保持儀器內(nèi)水位與大田水位一致，須向土柱內(nèi)加入或排出一定水量，地下水對(duì)土壤水的補(bǔ)給量與入滲量可由其間接計(jì)算得出。

        如果地下水位上升的△H

Eg = Q – a·△H   (3)

        如果地下水位下降了△H

Eg = b·△H – Q   (4)

        a和b為吸水和脫水實(shí)驗(yàn)測(cè)定的系數(shù)。實(shí)際上a=b=△Q，△Q為地下水位上升或下降時(shí)含水量的變化，可由水分儀測(cè)得。

        2. 稱(chēng)重系統(tǒng)的原理

        稱(chēng)重式大型自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)原理如下圖所示：稱(chēng)重系統(tǒng)采用專(zhuān)用的稱(chēng)重傳感器，作用在稱(chēng)重平臺(tái)上，直接稱(chēng)重土箱和土體的總重量。

自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)稱(chēng)重機(jī)構(gòu)

        稱(chēng)重系統(tǒng)采用稱(chēng)重傳感器，在稱(chēng)重平臺(tái)下三個(gè)支點(diǎn)支撐稱(chēng)重土箱，每個(gè)支點(diǎn)放置一個(gè)稱(chēng)重傳感器，三個(gè)稱(chēng)重傳感器共同稱(chēng)重計(jì)算。

        3. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理

        數(shù)據(jù)采集及配套軟件具有即測(cè)即存功能，防止測(cè)量數(shù)據(jù)丟失?？梢栽诰€(xiàn)顯示蒸滲量過(guò)程、滲漏量變化過(guò)程。全漢字人機(jī)交互操作界面，具有在線(xiàn)幫助功能。定時(shí)時(shí)鐘精度1min/月。最短定時(shí)時(shí)間5min，連續(xù)工作時(shí)段不超過(guò)1年。

        本地存儲(chǔ)(所有數(shù)據(jù)10min的采樣間隔下，大于3年的存儲(chǔ)量)，掉電不失，支持U盤(pán)數(shù)據(jù)下載（下位機(jī)數(shù)據(jù)可直接下載到U盤(pán)，存儲(chǔ)為T(mén)XT格式，上位機(jī)可導(dǎo)成excel格式）。控制及顯示方式：人機(jī)交互（觸摸屏）操控，具備顯示當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)、設(shè)置采樣時(shí)間（1min-60min，步長(zhǎng)為1min的多檔位）、下位機(jī)時(shí)間以及管理下位機(jī)U盤(pán)等。

        在土箱的排水口，安裝滲漏量傳感器，測(cè)得滲漏量變化量。

        蒸散量由貯水量和滲漏量計(jì)算得到。本系統(tǒng)中，單位時(shí)間的蒸散量是這樣計(jì)算的。貯水量變化量減去滲漏量變化量即為蒸散量。由方程（2）可以看出，實(shí)際本系統(tǒng)的蒸散量包含了降雨量和灌溉量。

六、性能特點(diǎn)

        1. 直稱(chēng)式自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是直接作用在傳感器上測(cè)量，沒(méi)有中間（其他結(jié)構(gòu)形式部分）環(huán)節(jié)的影響，其他機(jī)械結(jié)構(gòu)形式稱(chēng)重為部分平衡土體及土箱重量后，測(cè)量變化量計(jì)算出蒸散量，所以從數(shù)據(jù)的時(shí)效性來(lái)講都具有一定的延時(shí)性。

        2. 直稱(chēng)式自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，后期維護(hù)方便。

        3. 直稱(chēng)式自動(dòng)蒸發(fā)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然對(duì)傳感器的各項(xiàng)要求較高，但是選擇耐用度、精度較高合適的進(jìn)口稱(chēng)重傳感器進(jìn)行標(biāo)定后，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性就所保障。