本发明涉及土壤水分入渗率测量领域,具体为一种土壤水分入渗率测量装置及方法,解决了现有的土壤水分入渗率测量在使用时,只能对测量杆周围的土壤进行土壤水分入渗率测量,测量数据较为单一,不能对一整片区域进行测量,需要进行多次测量,且测量结果存在一定的误差的问题。一种土壤水分入渗率测量装置及方法,包括水分入渗率测量器和储水器,所述水分入渗率测量器包括测量杆,所述测量杆的顶端固定有数据线,所述数据线的一端固定有操作终端,所述水分入渗率测量器的内部设有四列围绕其轴线圆形阵列分布的导向孔。本发明能够对一整片趋于进行多深度、多点位测量,丰富测量数据,降低测量误差,保证测量结果的精准度和准确度。
1.一种土壤水分入渗率测量装置,包括水分入渗率测量器(1)和储水器(9),其特征在于:所述水分入渗率测量器(1)包括测量杆(8),所述测量杆(8)的顶端固定有数据线(2),所述数据线(2)的一端固定有操作终端(3),所述水分入渗率测量器(1)的内部设有四列围绕其轴线圆形阵列分布的导向孔(4),每列的导向孔(4)有三个且上下等间距分布,所述导向孔(4)的内侧的安装有分布测量组件(5),所述分布测量组件(5)包括导向软杆(501),所述导向软杆(501)滑动安装在导向孔(4)内侧,所述导向孔(4)的顶端外侧固定有升降滑块(502),所述导向孔(4)的内壁设有升降滑槽(6),所述升降滑块(502)滑动卡接在升降滑槽(6)内侧,所述升降滑块(502)的内部贯穿插接有升降丝杆(510),所述升降丝杆(510)与升降滑块(502)通过螺纹连接,且升降丝杆(510)的两端转动插接在测量杆(8)内部,所述升降丝杆(510)的顶端连接有升降电机(509),所述升降电机(509)固定在测量杆(8)内部,所述导向软杆(501)的外表面镶嵌有多个线性排列的非接触式电容感应液位传感器(507),所述导向软杆(501)的顶端设有安装槽(503),所述安装槽(503)的内侧固定有钻孔电机(504),所述钻孔电机(504)的输出轴端固定有旋转软杆(505),所述旋转软杆(505)贯穿导向软杆(501)且与导向软杆(501)转动连接,所述旋转软杆(505)的底端固定有钻头(506),所述钻头(506)与导向孔(4)滑动连接。
2.根据权利要求1所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述导向孔(4)的内壁还设有两个对称分布的导向滑槽(7),所述导向软杆(501)的顶端外侧还固定有两个对称分布的导向滑块(508),所述导向滑块(508)滑动卡接在导向滑槽(7)内侧。
3.根据权利要求2所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述导向孔(4)底端呈九十度弯曲,所述导向孔(4)的底端开口位于测量杆(8)外壁且轴线与测量杆(8)的轴线垂直。
4.根据权利要求3所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述储水器(9)包括支撑座(18),所述支撑座(18)的上表面固定有旋转电机(17),所述旋转电机(17)的输出轴端部固定有传动齿轮(16),所述传动齿轮(16)的一侧啮合连接有旋转齿环(15),所述旋转齿环(15)的内侧固定有四个辅助储水棒(12)。
5.根据权利要求4所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述旋转齿环(15)的轴线与支撑座(18)的轴线重合,四个所述辅助储水棒(12)之间安装有中心储水棒(10),所述中心储水棒(10)和四个辅助储水棒(12)的底端均固定有出水管(11),所述出水管(11)的内部设有电磁阀。
6.根据权利要求5所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述中心储水棒(10)的底端外表面固定有四个第一连接水嘴(13),四个所述辅助储水棒(12)的底端外表面均固定有第二连接水嘴(14),所述第一连接水嘴(13)与第二连接水嘴(14)之间可拆卸的安装有连接水管(20),所述连接水管(20)的底面固定有多个线性排列的喷嘴(22)。
7.根据权利要求6所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:四个所述辅助储水棒(12)的下方固定有旋转环(19),所述旋转环(19)转动放置于支撑座(18)内侧,所述辅助储水棒(12)固定在旋转环(19)上表面。
8.根据权利要求7所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述旋转环(19)和支撑座(18)之间卡接有多个支撑滚珠(21),所述支撑滚珠(21)围绕支撑座(18)的轴线圆形阵列分布。
9.根据权利要求8所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于:所述旋转环(19)的底面和支撑座(18)的底部均设有环槽,所述环槽的截面为弧形,所述支撑滚珠(21)滚动放置于两个环槽之间。
10.一种土壤水分入渗率测量方法,其特征在于,采用如权利要求9所述的土壤水分入渗率测量装置,其特征在于,包括以下步骤: S1:首先将测量杆(8)插入土壤之间,并保证测量杆(8)的顶端与土壤表面平齐,或者测量杆(8)的顶端稍微突出土壤; S2:然后将储水器(9)放置于测量杆(8)上方,保证中心储水棒(10)位于测量杆(8)正上方; S3:随后接通钻孔电机(504)和升降电机(509)的电源并启动,升降电机(509)启动后驱动升降丝杆(510)旋转,使得升降丝杆(510)通过和升降滑块(502)的螺纹传动,使得升降滑块(502)带动导向软杆(501)向导向孔(4)底端滑动; S4:同时钻孔电机(504)驱动旋转软杆(505)和钻头(506)进行高速旋转,导向软杆(501)的底端将钻头(506)从导向孔(4)底端开口处推离测量杆(8); S5:旋转的钻头(506)离开导向孔(4)底端后垂直测量杆(8)的轴线钻入土壤中,直至导向软杆(501)顶端外侧的导向滑块(508)移动至导向滑槽(7)的最低端; S6:这时导向软杆(501)外表面的非接触式电容感应液位传感器(507)在测量杆(8)的周围呈均匀分布,且上下相邻的非接触式电容感应液位传感器(507)位于不同深度的土壤层中; S7:接通旋转电机(17)的电源并启动,旋转电机(17)通过驱动传动齿轮(16)旋转,使得旋转齿环(15)带动四个辅助储水棒(12)围绕中心储水棒(10)的轴线旋转,辅助储水棒(12)旋转时通过连接水管(20)带动中心储水棒(10)同时转动; S8:连接水管(20)围绕中心储水棒(10)的轴线旋转时,开启喷嘴(22)内部的电磁阀; S9:电磁阀开启后,中心储水棒(10)、辅助储水棒(12)内部的水通过第一连接水嘴(13)、第二连接水嘴(14)进入旋转齿环(15)内部,并最终通过喷嘴(22)流入土壤中; S10:由于旋转齿环(15)围绕中心储水棒(10)的轴线旋转且速度均匀,这时流入土壤中的水在土壤中分布均匀并向下渗入; S11:直至水渗入到非接触式电容感应液位传感器(507)的位置并被非接触式电容感应液位传感器(507)检测到,非接触式电容感应液位传感器(507)将检测到的数据反馈至操作终端(3)并在操作终端(3)上显示。
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