一种土壤水分传感器标定装置的制作方法

1.本实用新型涉及测量装置技术领域，尤其涉及一种土壤水分传感器标定装置。


背景技术：

2.土壤水分传感器用于对土壤的水分进行测量，通过使用土壤水分传感器监测土壤湿度，种植者可以优化用水量、提高产品质量、减少不必要的用水量并节省大量资金，有助于种植者做出合理的灌溉决策并获得最佳的成本效益。
3.由于土壤质地的不同，土壤水分传感器在测量前需要对其进行标定，以确定测量的准确性。现在技术中，通过在安装传感器区域取少量土壤，然后制作不同含水量的土壤样本，来对土壤水分传感器进行标定，但由于样本体积小，样本的扰动对测量精度影响较大，易造成测量数据不准确；也有直接去安装现场取土标定，但天气和人为因素影响较大，也无法保证测量的准确性，且标定周期较长，需要投入大量人力、物力，成本较高。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种操作方便，测量精度高的土壤水分传感器标定装置。
5.本实用新型提供一种土壤水分传感器标定装置，包括：
6.容器本体，所述容器本体包括第一容器和套设在所述第一容器外的第二容器，所述第一容器内用于放置样本土壤，所述第二容器上还设有进水口，所述第一容器的内腔与所述第二容器的内腔相连通；
7.土壤水分传感器，所述土壤水分传感器安装在所述第一容器内，用于测量所述样本土壤的水分；
8.称重仪，所述称重仪用于对所述容器本体以及样本土壤进行称重；
9.数据采集器，所述数据采集器与所述土壤水分传感器连接，用于记录所述土壤水分传感器测量的数据；
10.控温箱体，所述容器本体放置在所述控温箱体内，所述控温箱体上设有用于调节所述控温箱体内部温度的控制部。
11.优选地，该土壤水分传感器标定装置还包括：
12.马氏瓶，所述马氏瓶的出水口与所述进水口连接。
13.优选地，所述第一容器的底板上设有连通所述第二容器内腔的通孔。
14.优选地，所述容器本体还包括设于所述第一容器内腔的套管，所述土壤水分传感器安装于所述套管内。
15.优选地，所述第一容器的底板上设有第一连接部，所述套管底端设有与所述第一连接部相配合的第二连接部。
16.优选地，所述第一容器和第二容器的侧壁均采用透明材质制作。
17.优选地，所述第一容器的侧壁上设有刻度尺。
18.优选地，该土壤水分传感器标定装置还包括稳定器，所述稳定器连接所述土壤水分传感器。
19.优选地，该土壤水分传感器标定装置还包括蓄电池，所述蓄电池与所述控温箱体连接，用于提供电能。
20.优选地，所述称重仪为电子天平。
21.本实用新型提供一种土壤水分传感器标定装置，能够随时在实验室内进行标定工作，不仅减少了人力、物力资源，且不受外界环境因素影响，提高了测量精度，使标定结果更精确可靠；同时通过设置控温箱体，不仅能够实现对样本土壤温度的控制，以得到同一温度下同一样本土壤的多个标定数据，还能够实现对样本土壤温度的调节，以得到不同温度下同一样本土壤的标定数据，不仅操作方便，且精度高。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型的土壤水分传感器标定装置立体结构示意图；
24.图2为本实用新型的土壤水分传感器标定装置中容器本体与马氏瓶连接结构图；
25.图3为本实用新型的土壤水分传感器标定装置中容器本体立体结构示意图；
26.图4为本实用新型的土壤水分传感器标定装置中第一容器立体结构示意图；
27.图5为本实用新型的土壤水分传感器标定装置中第一容器的底板与套管装配结构示意图；
28.图6为本实用新型的土壤水分传感器标定装置中土壤水分传感器结构示意图。
29.附图标记
30.1-容器本体；2-土壤水分传感器；3-称重仪；4-数据采集器；5-控温箱体；6-马氏瓶；7-蓄电池；11-第一容器；12-第二容器；13-套管；21-拉环；111-通孔；112-第一连接部；113-刻度尺；131-第二连接部；121-进水口。
具体实施方式
31.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。
32.应注意到：相似的标号在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
33.需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗
示相对重要性。
34.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
35.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.本实施提供一种土壤水分传感器标定装置，包括容器本体1、土壤水分传感器2、称重仪3、数据采集器4、控温箱体5。
37.容器本体1包括第一容器11和套设在第一容器11外的第二容器12，第一容器11内用于放置样本土壤，第二容器12上设有进水口121，第一容器11的内腔与第二容器12的内腔相连通。
38.土壤水分传感器2安装在第一容器11内，用于测量样本土壤的水分。
39.称重仪3用于对容器本体1以及样本土壤进行称重。
40.数据采集器4与土壤水分传感器2连接，用于记录土壤水分传感器2测量的数据。
41.容器本体1放置在控温箱体5内，控温箱体5上设有用于调节控温箱体5内部温度的控制部。
42.其中，第一容器11主要用于放置待检测的样本土壤。第一容器11为内部具有空腔，顶部具有开口的罐体。第二容器12主要用于对样本土壤进行加湿，使得达到饱和状态，具体地，第二容器12为内径大于第一容器11外径的罐体，其套设在第一容器11的外部，与第一容器11同轴心设置。第二容器12的侧壁底端设置进水口121，进水口121通过供水管与外界水源连接。在第一容器11的底板上可以设置通孔111，通孔111可以呈圆周阵列设置多个，以将第一容器11的内腔与第二容器12的内腔连通，便于第二容器12内的水进入第一容器11内，对样本土壤进行浸泡。
43.其中，为便于加水，该土壤水分传感器标定装置还可以包括马氏瓶6，马氏瓶6的出水口与进水口121连接，马氏瓶6可以放置在容器本体1的上方。
44.其中，土壤水分传感器2可以直接埋设在样本土壤内，当然，在本实施方式中，为避免因水流入土壤水分传感器2上，影响测量结果，容器本体1还可以包括设于第一容器11内腔的套管13，土壤水分传感器2安装于套管13内，套管13可以采用聚氯乙烯材料制作。套管13可以与第一容器11设为一体成型，当然，也可以如图5所示，将套管13与第一容器11设为分体式的结构，为分体式的套管13与第一容器11固定，可以在第一容器11底板上设置第一连接部112，套管13底端设置与第一连接部112相配合的第二连接部131。第一连接部112可以包括贯通第一容器11底板的通孔，以及设于第一容器11底板上与通孔同轴心设置的凹槽，第二连接部131可以包括与通孔相配合的连接轴，以及与凹槽相配合的连接盘，第一连接部112和第二连接部131装配后可以通过粘结胶密封，防止水流进入套管13内。
45.其中，称重仪3可以是电子天平。
46.其中，数据采集器4可以通过线缆与土壤水分传感器2电连接。
47.其中，控温箱体5主要用于控制样本土壤的温度，避免样本土壤温度变化对土壤水分传感器测量造成影响。控温箱体5可以是智能电热恒温干燥箱，内部设有用于放置容器本体1的工作空间。控制部可以是设置在控温箱体5外侧的控制面板，用于调节工作空间内的温度。
48.该土壤水分传感器标定装置使用时，首先将待测量的样本土壤放置在第一容器11内，将第一容器11连同样本土壤一同放入第二容器12内，打开马氏瓶6开关，向第二容器12内加水，以对样本土壤进行浸泡，直至样本土壤完全饱和，将装有样本土壤的容器本体1放入控温箱体5内，并根据土壤中实际温度设定控温箱体5内的温度，通过土壤水分传感器2对样本土壤水分进行测量，由于样本土壤水分不断蒸发，每隔一段时间需要对样本土壤进行测量，且每测量完一次后，下次测量时间间隔需要先称量土壤样本的质量，当两次之间的质量差为80g左右时，进行下一次测量(需要说明的是每一个标定的样本土壤测量的全程必须保持在同一温度)。土壤水分传感器2测量到的数据通过数据采集器4进行记录，直至样本土壤接近或达到干土状态，测量完成。根据称重仪3测量的重量值，计算第一容器11中样本土壤体积含水率，根据土壤水分传感器2测量的数据，计算第一容器11中样本土壤体积含水率，并根据计算得出的结果，对土壤水分传感器2进行校正。
49.其中，质量测定体积含水率的计算如下：
50.第一容器11和样本土壤在第一次饱和时测量的总质量mi，最后一次在第一容器11中样本土壤完全不含有自由水分的时(第n次测量)第一容器11和样本土壤其总质量为mn。
51.第一容器11中样本土壤的体积为：
[0052][0053]
r为套管外半径；r为第一容器11内半径，h为第一容器11内样本土壤高度。
[0054]
在第n次测量时得到的质量测定体积含水率为：
[0055][0056]
其中，土壤水分传感器2测定体积含水率的计算如下：
[0057]
从土壤水分传感器2读取每次测量的归一化频率，取每次测量的重复归一化频率的平均值记为sfi，计算土壤水分传感器2在第i次测量体积含水量值为：
[0058][0059]
可见，本实用新型提供的一种土壤水分传感器标定装置，能够随时在实验室内进行标定工作，不仅减少了人力、物力资源，且不受外界环境因素影响，提高了测量精度，使标定结果更精确可靠；同时通过设置控温箱体，不仅能够实现对样本土壤温度的控制，以得到同一温度下同一样本土壤的多个标定数据，还能够实现对样本土壤温度的调节，以得到不同温度下同一样本土壤的标定数据，不仅操作方便，且精度高。
[0060]
进一步地，在第一容器11内可以铺垫滤纸，滤纸位于样本土壤的底面，通过设置滤纸使第二容器12内的水能够浸入第一容器11内，对样本土壤进行浸泡，同时还能够防止第一容器11内的样本土壤因加水或干燥从第一容器11内漏出。
[0061]
更进一步地，第一容器11和第二容器12的侧壁均采用透明材质制作，以便于观察
放置在容器内的样本土壤变化情况，且第一容器11的侧壁厚度应不小于5mm，防止因放置在第一容器11内的样本土壤质量较重，而导致容器破裂。
[0062]
作为本实用新型的进一步优选，第一容器11的侧壁上设有刻度尺113，通过刻度尺能够很方便的观察放置在第一容器11内的样本土壤的高度。
[0063]
更进一步地，该土壤水分传感器标定装置还包括稳定器，稳定器连接土壤水分传感器2，稳定器可以是支撑土壤水分传感器2的支架，用于起稳定土壤水分传感器2的作用，防止土壤水分传感器2在转动测量时，发生偏移，从而影响测量结果。
[0064]
由于测量时间较长，为防止标定过程中因断电导致测量中断，该土壤水分传感器标定装置还包括蓄电池7，蓄电池7与控温箱体5连接，用于提供电能。
[0065]
更进一步地，如图6所示，在土壤水分传感器2的顶部可以设置拉环21，以便于将土壤水分传感器2从套管13中取出。
[0066]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0067]
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，由于数字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本实用新型的保护范围。