悬挂式土壤蒸渗仪

*部分:产品技术介绍

1．1  产  品  简  介

波恩仪器公司研发的称重式土壤蒸渗仪是在现代电子技术、土壤物理学和微气候学等学科领域不断深入发展的基础上，为测定农田蒸腾、蒸发和地下水土壤水分转化，而研发生产的一种更系统、更综合的标准试验设备。其通过对被测土壤（原状土或人工配制实验土）水循环的记录分析，以研究农作物的耗水规律和SPAC系统中水分运移转化规律。该仪器采用先进的高精度、高分辨率称重系统，配置了智能数据采集器和信号传感器，可同时监测被测土体水分蒸腾蒸发、渗漏随时间的微小变化及气温、空气湿度、光照、降水等对应相关参数，并对测量的数据进行实时在线快速分析处理、记录存储，做到了数据采集的高速化、准确化和人性化。大大提高了工作效率，降低了劳动强度。适用于农田、草原、森林及河流湿地等生态系统水文循环的长期监测。我公司生产的称重式土壤蒸渗仪经多年实际使用，在广大用户使用过程中赢得了非常好的口碑。

BN-XGZS102（悬挂式）称重式土壤蒸渗仪(标配)，规格尺寸为：长2.0m，宽2.0m，深2.3m，表面积4平方米。

1．2  产 品 系 统 组 成

1.2.1系统组成

称重式蒸渗仪整机系统可分为四大部分：

（一）测量部分：由土箱、称重系统和平台以及配套传感器等组成。

（二）数据传输部分：由数据转换模块、放大器及供电系统等组成。

（三）终端显示部分：由蒸渗仪主控制器和配套软件等组成。

（四）设备安装地下室：由主设备室和检修通道等组成。

1.2.2 标准配置

1．3  工  作  原  理

1.3.1蒸渗仪测量原理

对于被蒸渗仪测量的土柱，其水量的平衡方程为：

△S = P + I + Q - △R – ET           (1)

式中△S为土壤储存水量的变化，P为降水量，I为灌溉量，Q为地下水流，△R为净地表径流量，ET为蒸腾蒸发量。

对于蒸渗仪，△R一般可以忽略，方程1可改为

ET = P + I + Q - △S             (2)

降水量（P）和灌溉量（I）可以由雨量计和水表直接测得。土壤储存水量的变化量（△S）代表降水或灌溉后水分的增加，或测量蒸腾蒸发作用导致水分的损失，这些较难测量，所以产生了高精度的称重系统来测量△S。

地下水流Q代表由蒸渗仪供排水系统供进和排出的土柱的水量。在地下水位不发生变化时，加入到土柱的水量为地下水对土壤水的补给量（Eg），Eg = Q ，由土柱排出的水量为地下水补给量（Rg），Rg = Q ，如果大田中地下水位发生了变化，为了保持仪器内水位与大田水位*，须向土柱内加入或排出一定水量，地下水对土壤水的补给量与入渗量可由其间接计算得出。如果地下水位上升的△H

Eg = Q – a·△H                        (3)

如果地下水位下降了△H

Eg = b·△H – Q                       (4)

a和b为吸水和脱水实验测定的系数。实际上a=b=△Q，△Q为地下水位上升或下降时含水量的变化，可由水分仪测得。

称重式蒸渗仪结构原理图

1.3.2称重系统原理

悬挂式称重机构原理如下图所示:由两块方钢夹在钢丝绳中部与两块斜铁及平衡臂产生工作状态。在平衡臂水平时，钢丝绳产生垂直错位（为基准零点）。当土体重量发生变化时，平衡臂上下摆动形成摆角变化，通过钢性连杆机构将摆角的变化转换为线位移，再利用高分辨率的位移传感器测出位移变化量，经过标定，从而实现土箱重量变化的测量。

1.3.3数据采集系统原理

信号放大器能够采集位移传感器和渗漏量传感器的信号，放大处理成数字信号，再将这些数字信号通过RS485方式传输到数据采集器，数据采集器可以连续记录32000组数据，每组由蒸发量、渗漏量，温度等配套传感器测量参数及对应时间构成。上位计算机可以通过RS232从数据采集器中以实时或历史两种方式获取数据，整理成标准格式的数据、曲线、图表，供实验者分析、存档。

称重式蒸渗仪测控系统组成框图

降雨期间称重式蒸渗仪监测曲线（软件截图）

夏季南方（湖南祁阳）夜间蒸发量监测曲线（软件截图）

蒸渗仪土箱重量变化量与传感器的位移变化量成线性关系。通过传感器测得位移变化量，再用标定所得系数计算出对应土箱重量的变化量即贮水量变化量。 在土箱的排水口，安装渗漏量传感器，测得渗漏量变化量。蒸散量由贮水量和渗漏量计算得到。本系统中，单位时间的蒸散量是由贮水量变化量减去渗漏量变化量。

悬挂式土壤蒸渗仪