一种测量饱和土壤溶液中盐分浓度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测量饱和土壤溶液中盐分浓度的装置，其特征在于，它包括：一密封的土槽，所述土槽内填充有土壤；在所述土槽的两侧分别为一恒定水箱，所述两恒定水箱内靠近所述土壤的一侧依次设置一铜丝网和一筛孔板；所述两恒定水箱的上方分别连接一控制压差的定水头水箱，进水一侧的所述定水头水箱通过一恒流泵及一换向阀并联一纯水存放桶和一盐溶液存放桶；所述土壤中埋设有多个盐分传感器，所述多个盐分传感器通过导线分组连接在多个设置在所述土槽外面的盐分浓度数据采集器上；各所述数据采集器连接一个数据处理器，所述数据处理器连接一计算机。本发明专利技术操作灵活，对饱和土壤溶液中盐分可以进行较为精确的动态监测，本发明专利技术有着较为广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量装置，特别是关于一种实时监测饱和土壤溶液中盐分浓 度的测量装置。技术背景目前水资源短缺和水环境的污染已成为制约当今社会经济发展的重要因素， 被污染水体中的重金属、盐分往往又通过入渗进入到土壤和地下水中，对人类的 健康产生严重的威胁。这些重金属和盐分在地下水中的迁移形态往往比较复杂， 现有的监测手段很难定量的分析其动态过程，主要原因有1、地表介质空间结构 的复杂性导致了地下水运动形态复杂；2、可溶物(包括重金属、盐分)与介质发生 物理化学和生物化学作用；3、地下水埋藏在地面之下，不易监测。因此，对饱和 土壤溶液中盐分进行较为精确的动态监测是定量描述可溶物在饱和介质中动态过 程的必要条件，本专利技术有着较为广阔的应用前景。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够为模拟可溶物在地下水中的迁 移过程提供技术支持的测量饱和土壤溶液中盐分浓度的装置。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案 一种测量饱和土壤溶液中盐分 浓度的装置，其特征在于，它包括 一密封的土槽，所述土槽内填充有土壤；在 所述土槽的两侧分别为一恒定水箱，所述两恒定水箱内靠近所述土壤的一侧依次 设置一铜丝网和一筛孔板；所述两恒定水箱的上方分别连接一控制压差的定水头 水箱，进水一侧的所述定水头水箱通过一恒流泵及一换向阀并联一纯水存放桶和 一盐溶液存放桶；所述土壤中埋设有多个盐分传感器，所述多个盐分传感器通过 导线分组连接在多个设置在所述土槽外面的盐分浓度数据采集器上；各所述数据 采集器连接一个数据处理器，所述数据处理器连接一计算机。所述盐分浓度传感器上设置有四个探针，两侧的所述探针作为激励电流输入 端，中间的两所述探针作为电压测量端。所述盐分浓度数据采集器包括一个温度传感器接口 ，多个盐分浓度传感器接 口， 一个电源接口和一个通讯接口；所述每一个盐分浓度传感器接口连接一个盐 分浓度传感器，所述通讯接口连接所述数据处理器。所述温度传感器接口上连接一温度传感器。 本专利技术装置的运行原理是，在通过饱和溶液盐分传感器向土槽中装填的饱和 土壤通入电流时，土壤中导电的主要是水和溶于水中的电解质以及粘粒表面的交 换性阳离子，可测出盐分传感器两个内探针之间的电位差并得到电阻值，然后根 据电极常数、电阻值及该温度条件下的温度系数换算成标准条件下的土壤溶液的 电导率(25'C时的电导率)，再根据预先标定的溶液盐分浓度和电导率的关系，即可求出溶质在土壤运移过程中盐分(NaCl)浓度的时空变化规律。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本专利技术操作灵活，通过埋设在土槽中的传感器，可以对土槽内空间任意点的盐分浓度的变化规律进行实时监测。2、本专利技术适应面广，可以测量均质和非均质介质中盐分的迁移过程。3、 本专利技术流态控制方便，可以通过控制进、出水口的水头差使流体产生不同的流态 (达西、非达西)，从而满足不同的实验要求。4、本专利技术自成系统，结构简单合理， 成本低。5、本专利技术软件接口合理易用，使用方便，可以实时査看任意测量点任意 时刻的浓度值。 附图说明图l是本专利技术的结构示意2是本专利技术盐分传感器的结构示意3是本专利技术数据采集系统示意4是本专利技术溶质运移数据采集系统界面示意图具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术包括一土槽1， 土槽1内填充有土壤2， 土槽1的顶部设 置有一法兰101，在法兰101与土槽1之间设置有一层用于密封的橡胶垫102。在 土槽1两侧分别为一恒定水箱3、 4,为使溶液或水在进入恒定水箱3、 4时分布相 对均匀，进水端的恒定水箱4上竖向排列有多个进水口 401，最下部设置一出水口 402，出水端的恒定水箱3上设置竖向排列有多个出水口 301，各进、出水口301、 401、 402上都可以设置有控制阀门。在恒定水箱3、 4的上部分别设置一定水头水 箱5、 6，定水头水箱5通过管路并联除恒定水箱3最下部出水口 301'以外的各 出水口 301，定水头水箱6通过管路和一多通道接头403与恒定水箱4的各进水口 401连通。定水头水箱5、 6的上部分别设置有一水口 501、 601，以方便补水或出 水，保证整个装置内形成恒定的水头差。定水头水箱6通过一恒流泵7和一换向 阀8并联一纯水存放桶9和一盐溶液存放桶10，用于控制对定水头水箱6实时供 水或供待试盐溶液(如浓度为2g/L的NaCI溶液)。在两恒定水箱3、 4内靠近土壤的一恻都设置有一铜丝网11和一筛孔板12，以阻止土壤中的细小颗粒进入恒定水箱3、 4，防止进、出水口301、 401、 402堵塞。为测量饱和土壤中盐分浓度，在土槽1的土壤2中，分散插设了许多盐分浓 度传感器13;同时在两恒定水箱3、 4中也分别设置一盐分浓度传感器13，用于 测量恒定水箱3、 4的盐分浓度。在两恒定水箱3、 4上还分别设置一压力计接口 14，通过压力计测量恒定水箱3、 4之间的压力差。如图2所示，本专利技术可以采取 各种盐分浓度传感器，本实施例的盐分浓度传感器13按四电极法设计，盐分浓度 传感器13上的探针131、 132、 133、 134采用不锈钢材料，直径为lmm、长度为 15mm，针间距为6mm，用CYD-电子封装树脂封装而成。探针131、 132、 133、 134 结构设计成温纳(Wenner)分布，即两侧探针131、 134作为激励电流I输入端， 中间两探针132、 133作为电压AV测量端，探针131、 132、 133、 134间的距离相 等。探针131、 132、 133、 134比一般土壤电导率探头小，对溶质运移过程中流场 的扰动较小。四个探针131、 132、 133、 134按与土槽1前后壁面垂直的方向插入 土壤中，每一个盐分浓度传感器13引出一导线135，导线135密封穿出土槽1的 外面，连接到设置在土槽1外面的数据采集系统。如图3所示，本专利技术装置中的数据采集系统由多个盐分浓度数据采集器15、 一个数据处理器16和一台计算机17组成，其中数据采集器15上设置有温度传感 器接口 151、盐分传感器接口 152、电源接口 153和通讯接口 154。数据采集器15 通过通讯接口 154连接数据处理器16，数据处理器16连接计算机17。本实施例 中，数据采集器15包括一路温度传感器接口 151和七路盐分传感器接口 152，数 据采集器15上的盐分传感器接口 152的数量是可以变化的。多个盐分浓度传感器 13分组连接在一个数据采集器15上，多个数据采集器15分别将测量时的温度数 据和盐分浓度数据发送给数据处理器16，经处理后的盐分浓度数据被输入计算机 17。本专利技术装置可根据需要布设不同数目的盐分浓度传感器13 (例如本实施例 设置了七十多个，但不限于此)、数据采集器15 (例如本实施例设置了 IO个，但 不限于此)和温度传感器(例如本实施例共设置了四个，有些数据采集器15上没 有插设温度传感器，但不限于此)实时采集数据。数据处理器16内嵌CPU处理器， 自动完成各路土壤电导率与一路土壤温度的测量、数据转换与串口通讯功能，电 源接口 153由6 12V直流供电。数据采集的监控软件采用Microsoft VC++ 6.0开发，利用了 VC平台的串口 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量饱和土壤溶液中盐分浓度的装置，其特征在于，它包括：一密封的土槽，所述土槽内填充有土壤；在所述土槽的两侧分别为一恒定水箱，所述两恒定水箱内靠近所述土壤的一侧依次设置一铜丝网和一筛孔板；所述两恒定水箱的上方分别连接一控制压差的定水头水箱，进水一侧的所述定水头水箱通过一恒流泵及一换向阀并联一纯水存放桶和一盐溶液存放桶；所述土壤中埋设有多个盐分传感器，所述多个盐分传感器通过导线分组连接在多个设置在所述土槽外面的盐分浓度数据采集器上；各所述数据采集器连接一个数据处理器，所述数据处理器连接一计算机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冠华，孙宇瑞，黄权中，马道坤，熊云武，王开丽，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]