適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱的製作方法

2023-12-02 01:50:26 3

專利名稱：適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱的製作方法
技術領域：
本發明涉及測定土壤水分標定曲線的模擬裝置。
背景技術：
中子儀用於測定土壤水分的標定曲線與實際土壤含水量變化的差異。中子儀測定土壤水分方法的核心內容是中子計數與土壤含水量的曲線標定，這種標定曲線都是假定在熱中子輻射半徑之內土壤含水量均勻情況下標定的線性關係。在中子儀測定原位土壤含水量時，通常土壤含水量成層狀變化分布，含水量層狀變化土壤的測定的標定曲線不同於含水量均勻的土壤。中子儀測水標定曲線應用於土壤含水量層狀變化的差異分析。同樣的含水量的中子計數會隨與中子源的距離的增加而非線性降低，標準的中子儀測水標定曲線，是在含水量均勻並且在直徑大於30cm的土壤介質中測定的中子計數與含水量線性關係，那麼就是說通常採用20cm 土層的平均土壤含水量與其在此土層中心位置測得的中子計數回歸關係，那麼實際測水就存與標準的中子儀測水曲線標定之間存在兩個不一致。第一，通常是採用每20cm 土壤層做一個測定層，沒有到達30cm的測定範圍，第二，實際測定土壤含水量沒有保證待測土壤層含水量均勻。

發明內容
本發明需要解決的技術問題就在於提供一種適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱。本發明解決了現有中子儀測量土壤水份標定曲線時存在的實際測水與標準的中子儀測水曲線標定之間存在不一致問題。在製作以上層狀土壤圓柱中存在一個操作困難、土壤含水量在標定過程中不斷變化的問題，為此設計一套水分模擬土柱，這種模擬土柱能夠一次製作，長久保存與使用，且使用效果穩定可靠。模擬土柱製作原理是按照中子儀測水原理完成，中子儀測水實際上是測定含氫指數，利用塑料製品製作不同含氫原子密度的圓柱體，就能夠作為中子儀測水的模擬土柱。這種模擬土柱適合於長期使用且含氫指數穩定。為解決上述問題，本發明採用如下技術方案所述模擬土柱為高5cm、直徑30cm的圓柱體，圓柱體上下面中央有一個直徑4. 5cm的圓孔；此圓柱體既是模擬土柱；六個模擬土柱上下疊加，形成直徑30cm，高30cm可以利用中子儀模擬測定土壤含水量的模擬土柱；製成圓柱體材料為聚乙烯或者聚苯乙烯。本發明克服了在製作以上層狀土壤圓柱中存在一個操作困難，以及土壤含水量在標定過程中不斷變化的問題，為此設計一套水分模擬土柱，這種模擬土柱能夠一次製作，長久保存與使用，且使用效果穩定可靠。模擬土柱製作原理是按照中子儀測水原理完成，中子儀測水實際上是測定含氫指數，利用塑料製品製作不同含氫原子密度的圓柱體，就能夠作為中子儀測水的模擬土柱。這種模擬土柱適合於長期使用且含氫指數穩定。


圖1是本發明圓柱體的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱，為了研究中子儀測定土壤水分過程中，距中子儀放射源不同距離對中子計數的影響，應該製作含水量不同的層狀土壤，一般設置5cm厚、直徑30cm(中子儀測水範圍30cm)的土壤圓柱，並且中央有一個直徑4. 5cm的圓孔，便於中子儀探頭進入土壤，把高5cm、6個土柱疊加，形成一個直徑30cm(中子儀測水範圍30cm)、高30cm可以模擬測定土壤含水量的模擬土柱，通過高 5cm含水量不同土柱的疊加，可以測定出距放射源不同距離不同含水量對中子計數的影響。 建立中子計數與各個(6個)土層含水量的關係方程，就可以使中子測水更加準確。模擬土柱含氫指數的確定。純水的含氫指數是1，土壤田間狀態下一般含水量在 8% 對％，那麼土壤水分的含氫指數為0. 08 0.對，一般土壤幹質的含氫指數為0. 08左右，因此土壤田間狀態下(土壤乾物質和土壤含水量)含氫指數在0. 16 0. 32範圍內，在此範圍製作4個含氫指數的模擬土柱，4個模擬土柱的含氫指數分別為0. 15,0. 20,0. 25、 0. 30。模擬土柱原料的選擇原則。模擬土柱原料含氫指數適中、成型好、成分穩定並且易於加工成不同密度的成型樣品。原料的含氫指數的計算公式為H = 9xp^-(1)
M式中H是原料的含氫指數，P是原料的密度(g/cm3)，Nh是原料分子式中含氫的原子數，M是原料的分子量。從公式⑴可以看出，如果想改變含氫指數H，通過改變原材料的密度P即可，改變密度的方法通常是發泡技術等。比如原材料採用聚乙烯(單體CH2),那麼含氫指數與容重關係見表1。純聚乙烯常規狀態下密度為0. 95 (g/cm3)，通過改變聚乙烯的密度可以實現需要的含氫指數。表1聚乙烯含氫指數(H)與容重(P )的關係
權利要求
1.適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱，其特徵在於，所述模擬土柱為高5cm、直徑30cm的圓柱體，圓柱體上下面中央有一個直徑4. 5cm的圓孔；此圓柱體既是模擬土柱；六個模擬土柱上下疊加，形成直徑30cm，高30cm可以利用中子儀模擬測定土壤含水量的模擬土柱；製成圓柱體材料為聚乙烯或者聚苯乙烯。
全文摘要
本發明公開了一種適用於含水量層狀變化的中子儀水分曲線標定模擬土柱，涉及測定土壤水分標定曲線的模擬裝置。所述模擬土柱為高5cm、直徑30cm的圓柱體，圓柱體中央有一個直徑4.5cm的圓孔；一般做成4個不同含水量的模擬土柱，每個含水量的模擬土柱至少做12個，六個模擬土柱上下疊加，形成直徑30cm，高30cm可以模擬測定土壤含水量模擬土柱；圓柱體是用能夠模擬特定土壤含水量的材料做成；製成圓柱體材料為聚乙烯或者聚苯乙烯。本發明解決了現有中子儀測量土壤水份標定曲線時存在的實際測水與標準的中子儀測水曲線標定之間存在不一致問題。
文檔編號G01N23/00GK102279197SQ20111016378
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年6月17日
發明者孫文彥, 左餘寶, 林治安, 田昌玉, 趙秉強 申請人:中國農業科學院德州鹽鹼土改良實驗站