一種土壤溼度計的製作方法

2023-12-09 22:48:26 2

一種土壤溼度計的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種土壤溼度計，筒狀纖維管束貼合於密封腔體頂部和上部內側壁；筒狀纖維管束桶內側壁貼合一層半透膜；筒狀纖維管束頂部有溼度敏感性油墨；密封腔體頂部採用透氣的透明塑料；密封腔體中有柱狀纖維管束，從密封腔體內腔上半部一直延伸到密封腔體外，密封腔體內的柱狀纖維管束與筒狀纖維管束不接觸；柱狀纖維管束外側貼合另一半透膜，半透膜超出柱狀纖維管束頂部，直到筒狀纖維管束頂部，在第一部分半透膜與密封腔體內壁之間充滿有滲透壓的鹽離子溶液。通過根部細胞內與外界的滲透壓的差來實現的對土壤溼度的監測，可以真實靈敏的反映植物根部吸水的狀況。結構簡單，成本低廉，適用於大面積作物栽培過程中對土壤溼度的監測。
【專利說明】一種土壤溼度計

【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種土壤溼度計。

【背景技術】
[0002]土壤溼度決定農作物的水分供應狀況。土壤溼度過低，形成土壤乾旱，光合作用不能正常進行，降低作物的產量和品質；嚴重缺水導致作物凋萎和死亡。土壤溼度過高，惡化土壤通氣性，影響土壤微生物的活動，使作物根系的呼吸、生長等生命活動受到阻礙，從而影響作物地上部分的正常生長，造成徒長、倒伏、病害滋生等。農作物對土壤水分的吸收主要在根尖進行，主要動力是根尖細胞液的濃度差，也就是滲透壓。
[0003]傳統測量土壤溼度的方式有多種，但本質上都是測量土壤中含水量有多少。這種方法的問題在於即便所測量的土壤溼度準確，但受制於土粒吸附力、毛管力和重力等因素制約，土壤溼度並不能準確反映作物對土壤的需水情況。


【發明內容】

[0004]本實用新型是針對現在土壤溼度測量精度不高的問題，提出了一種土壤溼度計，可以直接測量作物根部滲透壓的土壤溼度計，這種溼度計結構簡單，成本低廉，適用於大面積作物栽培過程中對土壤溼度的監測。
[0005]本實用新型的技術方案為:一種土壤溼度計，包括密封腔體、兩組纖維管束、兩部分半透膜、鹽離子溶液、溼度敏感性油墨和透明塑料；筒狀纖維管束貼合於密封腔體頂部和上部內側壁，筒狀纖維管束底部為敞開；筒狀纖維管束桶內側壁貼合一層第二部分半透膜；筒狀纖維管束頂部有溼度敏感性油墨；密封腔體頂部為可以肉眼直接識別溼度敏感性油墨的透明塑料；密封腔體中有柱狀纖維管束，從密封腔體內腔上半部一直延伸到密封腔體外，密封腔體內的柱狀纖維管束與筒狀纖維管束不接觸；柱狀纖維管束外側貼合第一部分半透膜，半透膜超出柱狀纖維管束頂部，直到筒狀纖維管束頂部，半透膜下端與密封腔體底部不接觸，在第一部分半透膜與密封腔體內壁之間充滿有滲透壓的鹽離子溶液。
[0006]所述溼度敏感性油墨可由電阻式溼度傳感器代替。
[0007]所述半透膜為鹽離子溶液中的水分可以自由流動，但鹽離子無法穿透的半透膜。所述兩部分半透膜在密封腔體內在高度上相對重疊為密封腔體的1/3區域。
[0008]本實用新型的有益效果在於:本實用新型一種土壤溼度計，通過根部細胞內與外界的滲透壓的差來實現的對土壤溼度的監測，本實用新型土壤溼度計可以真實靈敏的反映植物根部吸水的狀況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型土壤溼度計剖視圖；
[0010]圖2為本實用新型檢測到乾燥土壤時土壤溼度計剖視圖。

【具體實施方式】
[0011]如圖1所示土壤溼度計剖視圖，土壤溼度計為圓柱型結構，包括密封腔體6、兩組纖維管束(1、2 )、兩部分半透膜(3、4 )、鹽離子溶液8、溼度敏感性油墨5和透明塑料7，筒狀纖維管束2貼合於密封腔體6頂部和上部內側壁，筒狀纖維管束2底部為敞開；筒狀纖維管束2桶內側壁貼合一層半透膜4 ;筒狀纖維管束2頂部有溼度敏感性油墨5 ;密封腔體6頂部採用透氣的透明塑料7，可以肉眼直接識別溼度敏感性油墨；密封腔體6中有柱狀纖維管束1，從密封腔體6內腔上半部一直延伸到密封腔體6外，柱狀纖維管束I與筒狀纖維管束2不接觸；柱狀纖維管束I外側貼合半透膜3，半透膜3超出柱狀纖維管束I頂部，直到筒狀纖維管束2頂部，下端與密封腔體6底部保持距離，不接觸，在半透膜3與密封腔體6內壁之間有鹽離子溶液8。在有半透膜存在的情況下，鹽離子溶液中的水分可以自由流動，但鹽離子無法穿透半透膜(例如RO膜)。當兩部分半透膜3，4之間的鹽離子溶液液面降低後，會促使半透膜3內和密封腔體6內的鹽離子溶液不斷失水，甚至所有水分失去形成鹽結晶。但鹽結晶具有很強的吸收水分的作用，一旦兩部分半透膜3，4內的鹽離子溶液液面升高到該腔體範圍內的時候，這些鹽結晶，或者是高濃度的鹽離子溶液會根據滲透壓的差吸收3和6之間鹽離子溶液的水分。直至滲透壓重新達到平衡。故1、該區域不需要一直保持鹽離子溶液，但需要一直保持鹽離子的存在。2、兩部分半透膜3，4重疊高度是為了滿足區域內重新獲得水分的需要，相對位置在上1/3區域。
[0012]半透膜的作用是通過腔內的一定濃度的鹽離子溶液8維持一個滲透壓，這個滲透壓與土壤內的水分滲透壓保持平衡，在土壤水分充分時，抬高鹽離子溶液8的液面高度，在土壤水分缺乏時，降低鹽離子溶液8的液面高度。當離子溶液8的液面高度升高到一定的高度時，離子溶液8與半透膜4接觸，水分滲出半透膜4，通過包括在半透膜4外的筒狀纖維管束2傳遞至溼度敏感性油墨5，讓其產生顏色或透明度變化，藉以判斷土壤水分的溼度。除底端部分纖維管束I外，其餘結構被封裝在密封的腔體6內，密封腔體6的頂部採用透氣的透明塑料6，可以肉眼直接識別溼度敏感性油墨5印刷的標誌在不同溼度的變化。
[0013]使用前充滿一定滲透壓的鹽離子溶液，當插入未灌水前土壤後，該溼度計內的鹽離子溶液需要首先與土壤滲透壓形成平衡，由於土壤的毛細擴散作用和蒸騰作用，會導致溼度計內的鹽離子溶液失水，從而形成空間。在達到溼度計內鹽離子濃度與土壤內水分滲透壓相同後，形成平衡。溼度計內鹽離子溶液液面隨土壤滲透壓變化而上下變動。通常來說，使用氯化鈣作為溶解鹽，配置濃度為3%的鹽離子溶液，整個腔體6長度為80毫米，上段半透膜長度為30毫米，可適應大多數土壤溼度測量要求。推薦最好是根據使用效果與溼度計的對比配置合適濃度的鹽離子溶液。
[0014]然後將該溼度計插入土壤中，灌水淋溼土壤使溼度計的柱狀纖維管束I與土壤緊密接觸。經過一段時間後，土壤內的水分滲透壓與離子溶液8的滲透壓平衡，離子溶液的液面保持一定的高度如圖1所示，這時溼度敏感性油墨5顏色發生變化，顯示溼度標記。而當土壤水分缺乏時，土壤水分滲透壓持續降低，吸引離子溶液8的水分持續釋放，導致離子溶液8的液面下降，與半透膜4脫離接觸，如圖2所示，從而無法持續供給筒狀纖維管束2水分，印刷在筒狀纖維管束2頂上的溼度敏感性油墨5顏色隨著水分的揮發而恢復原色，顯示乾燥標記。
[0015]傳統的溼度計測量的是土壤水分的相對比例，受制於土壤成分的不同，這種相對溼度的計量方式並不能直接評估土壤水分對作物吸收作用的影響。由於作物吸收水分是通過根部細胞內與外界的滲透壓的差來實現的，因此該溼度計可以真實靈敏的反映植物根部吸水的狀況。
[0016]此外，基於本實用新型原理，可以用測量電阻的方式替代溼度敏感性顏料。具體來說，在筒狀纖維管束2上連接兩個電極，由於筒狀纖維束之間的乾濕狀況會使得電極之間的導電性能發生變化，通過檢測這種導電性能間接反映纖維束之間的乾濕狀況，進而反應土壤中含有水分的情況。
【權利要求】
1.一種土壤溼度計，其特徵在於，包括密封腔體(6)、兩組纖維管束(1、2)、兩部分半透膜(3、4)、鹽離子溶液(8)、溼度敏感性油墨(5)和透明塑料(7);筒狀纖維管束(2)貼合於密封腔體(6)頂部和上部內側壁，筒狀纖維管束(2)底部為敞開；筒狀纖維管束(2)桶內側壁貼合一層第二部分半透膜(4);筒狀纖維管束(2)頂部有溼度敏感性油墨(5);密封腔體(6)頂部為可以肉眼直接識別溼度敏感性油墨(5)的透明塑料(7);密封腔體(6)中有柱狀纖維管束(I)，從密封腔體(6 )內腔上半部一直延伸到密封腔體(6 )外，密封腔體(6 )內的柱狀纖維管束(I)與筒狀纖維管束(2)不接觸；柱狀纖維管束(I)外側貼合第一部分半透膜(3)，半透膜(3)超出柱狀纖維管束(I)頂部，直到筒狀纖維管束(2)頂部，半透膜(3)下端與密封腔體(6)底部不接觸，在第一部分半透膜(3)與密封腔體(6)內壁之間充滿有滲透壓的鹽離子溶液(8)。
2.根據權利要求1所述土壤溼度計，其特徵在於，所述溼度敏感性油墨(5)可由電阻式溼度傳感器代替。
3.根據權利要求1所述土壤溼度計，其特徵在於，所述半透膜為鹽離子溶液中的水分可以自由流動，但鹽離子無法穿透的半透膜。
4.根據權利要求3所述土壤溼度計，其特徵在於，所述兩部分半透膜在密封腔體(6)內在高度上相對重疊為密封腔體(6)的1/3區域。
【文檔編號】G01N27/12GK203965431SQ201420390969
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月16日 優先權日:2014年7月16日
【發明者】張揚 申請人:上海百泉生物技術有限公司