本發明專利技術公開了一種土柱入滲性能檢測裝置，其包括底座、水平旋轉調節機構、進出土柱調節機構、高度調節機構，水平旋轉調節機構設置在底座上，進出土柱調節機構設置在水平旋轉調節機構上，高度調節機構設置在進出土柱調節機構上；該裝置能直接檢測土柱入滲過程中濕潤鋒的運移，同時能快速檢測土柱入滲過程中的多個指標（溫度、電導率、PH等），結構簡單，能夠實現對室內土柱入滲過程相關指標的檢測，也能夠滿足室外原狀土入滲過程相關指標的檢測，適合相關高校和科研院所進行土柱入滲過程相關參數的快速檢測。
【技術實現步驟摘要】
一種土柱入滲性能檢測裝置
本專利技術涉及一種土柱入滲性能檢測裝置，具體為土柱入滲濕潤鋒運移和相關指標的檢測裝置，屬于節水灌溉
技術介紹
入滲是水滲入土壤的物理現象，是由土壤水力特性、水分狀況以及供水條件等因素綜合作用的陸地表面水分交換過程，它與水文轉換、土壤侵蝕、土壤水分、養分、鹽分和重金屬離子遷移等都有密切聯系。入滲以單位時間入滲水深（即入滲強度或入滲率），或以歷時入滲累積曲線表示。水在土壤中入滲時，土壤的一些物理性質會隨著水分的入滲而改變，比如土壤的水分含量、酸堿度（pH值）、鹽度、溫度等，這些物理指標，直接反映了土壤水分入滲對土壤的影響。同時土壤入滲能力及入滲參數是確定地面灌溉技術參數的必要依據，對于節水灌溉技術而言，入滲率和入滲深度與時間的關系是評價灌溉效果的一個重要指標，可以給農業水管理提供指導性建議。因此，土壤入滲研究對促進相關學科更好更快發展具有重要意義。以往對入滲規律的研究，常用土柱來代替整體土壤進行分析，分析方法分為兩類，一類是野外工作中普遍采用的雙環入滲儀的方法，該方法對試驗環境要求高，精度較低，自動控制效果較差，而且該方法僅能測量土柱入滲與時間的關系，無法測量土柱入滲深度與時間的關系，使得該方法測量結果單一，適用性較差，難以滿足試驗要求。另一類是通過垂直或水平土柱模擬入滲的室內試驗法，該方法在使用過程中的若要測定某一時間的土柱含水率、pH和電導率時，需要把土柱中的土樣取出后才能完成測定，存在工作效率低下和測量精度較低等缺陷，工作人員不能離開試驗場地，且連續幾天幾夜不能間斷。因此，該方法測量過程費時、費力、測量效率極其低下。為此，我們通過多學科交叉，引入現代測試技術、機械裝備和自動化技術，尋求一種可以直接測量濕潤鋒運移、多指標檢測、適用性強的試驗裝置是十分必要的。目前，涉及土壤入滲濕潤鋒運移和相關指標檢測裝置和方法的相關專利有：土壤入滲性能實時自動測量系統（200610089698.4），一種測定非飽和土入滲系數的裝置和方法（201210196089.4），一種可調土壤入滲性能檢測和流失量取樣裝置（2014108400981），土壤水分、溶質運移參數自動測定裝置（200510124583.X）等。其中土壤入滲性能實時自動測量系統主要針對土壤徑流的測量，對土柱入滲不適用；一種測定非飽和土入滲系數的裝置和方法測定的是非飽和土的入滲系數，但是該裝置如果需要較高的測量精度，需要較多的水分傳感器和水分張力計，裝置成本高，同時采用迭代法獲取水分入滲系數，操作比較復雜，自動化程度低；一種可調土壤入滲性能檢測和流失量取樣裝置，只適合于室內進行土柱試驗，而且只能對土柱的一側進行入滲性能的檢測。土壤水分、溶質運移參數自動測定裝置濕潤鋒的運移通過計算獲得，準確度不夠高。上述提到的裝置和方法，不能滿足既在室內進行土柱入滲性能檢測，又能在室外進行土柱入滲性能檢測，而且這些裝置不能直接檢測土柱入滲的濕潤鋒運移，操作復雜，檢測指標不夠全面，不能夠較準確地反映水入滲過程中對土柱酸堿度（PH）、鹽度、溫度等相關指標的影響。
技術實現思路
為了解決上述
技術介紹
中提到的問題，本專利技術提供一種土柱入滲性能檢測裝置，其為土柱入滲濕潤鋒運移和相關指標檢測裝置，該裝置可以通過CCD相機檢測土柱的濕潤鋒運移，該裝置不僅能在室內進行土柱入滲性能檢測，又能在室外進行土柱入滲性能檢測；可以安裝不同類型的傳感器，在土柱入滲過程中進行多指標檢測；該裝置在室內或室外進行土柱入滲性能檢測時，能夠對土柱不同方位、不同高度進行檢測，能減小試驗誤差。本專利技術土柱入滲性能檢測裝置包括底座3、水平旋轉調節機構、進出土柱調節機構、高度調節機構，水平旋轉調節機構設置在底座3上，進出土柱調節機構設置在水平旋轉調節機構上，高度調節機構設置在進出土柱調節機構上；其中所述水平旋轉調節機構包括水平旋轉齒輪Ⅰ11、步進電機12、水平旋轉滑塊13、水平旋轉滑軌14、水平旋轉齒輪Ⅱ15，水平旋轉滑軌14、水平旋轉齒輪Ⅱ15固定在底座3上，水平旋轉滑軌14位于水平旋轉齒輪Ⅱ15內側，水平旋轉滑塊13設置在水平旋轉滑軌14上并與其相配合，步進電機12安裝在水平旋轉滑塊13的一側，步進電機12與水平旋轉齒輪Ⅰ11連接并驅動其運動，水平旋轉齒輪Ⅰ11與水平旋轉齒輪Ⅱ15相配合；所述進出土柱調節機構包括支座4、齒條5、伺服電機6、探頭進出齒輪7、探頭進出滑軌8、限位支座9、探頭進出滑塊10，支座4安裝在水平旋轉滑塊13上，支座4上設置有齒條5、限位支座9和探頭進出滑軌8，限位支座9設置在探頭進出滑軌8的兩端，探頭進出齒輪7設置在齒條5一側并與其相配合，探頭進出齒輪7與伺服電機6連接并由其驅動，伺服電機6與探頭進出滑塊10連接，探頭進出滑塊10設置在探頭進出滑軌8上并與其相配合；所述高度調節機構包括導桿16、螺桿17、CCD相機18、傳感器19、上支座20、螺桿電機21，導桿16的兩端分別安裝在探頭進出滑塊10和上支座20上，螺桿17兩端分別通過軸承安裝在探頭進出滑塊10和上支座20上，，CCD相機18和傳感器19套裝在導桿16和螺桿17上，螺桿17穿過上支座20與螺桿電機21相連。所述水平旋轉滑軌14為兩側設有半圓形水平旋轉滑軌槽23的環狀軌道，水平旋轉滑塊13內側設有半圓形水平旋轉滑塊槽24，水平旋轉滑塊槽24與水平旋轉滑軌槽23通過滾珠相配合。所述探頭進出滑軌8兩側設有半圓形的探頭進出滑軌槽31，探頭進出滑塊10內側的半圓形探頭進出滑塊槽30與探頭進出滑軌槽31通過滾珠相配合，探頭進出滑塊10兩側設有限位開關27，限位開關27與限位支座9相配合。所述底座3為中空環狀底座。所述齒條5、探頭進出齒輪7、水平旋轉齒輪Ⅰ11和水平旋轉齒輪Ⅱ15均為標準件。本專利技術中伺服電機6、步進電機12和螺桿電機21的控制按照常規的控制器（單片機開發板等）進行控制和傳動，CCD相機和傳感器19檢測的數值可以通過常規的數據存儲器來進行存儲，方便后期分析處理。所述傳感器19為常規市售的用于檢測濕度、酸堿度（pH）、溫度、鹽度等的傳感器，可以根據檢測需要設置或更換傳感器的類型。在室外進行原狀土土柱入滲濕潤鋒運移和相關指標的檢測中，在檢測土壤周圍挖一個環形的深坑，原狀土呈圓柱體狀，將上述裝置底座3的中心孔穿過原狀土，并固定在挖好的環形深坑中；在開始檢測時，首先在圓柱形原狀土上標記好初始檢測位置，啟動步進電機12，步進電機12輸出軸旋轉，步進電機12輸出軸旋轉帶動與其相連的水平旋轉齒輪Ⅰ11，水平旋轉齒輪Ⅰ11與水平旋轉齒輪Ⅱ15相配合，水平旋轉齒輪Ⅱ15固定不動，則水平旋轉齒輪Ⅰ11運動，同時水平旋轉齒輪Ⅰ11通過步進電機12與水平旋轉滑塊13相連，水平旋轉齒輪Ⅰ11的運動帶動與其相連的水平旋轉滑塊13的運動，同時水平旋轉滑塊13與水平旋轉滑軌14相配合，所以水平旋轉滑塊13會沿著水平旋轉滑軌14做圓周運動，CCD相機18和傳感器19通過導桿16和螺桿17安裝在支座4上，支座4安裝在水平旋轉滑塊13上，所以水平旋轉滑塊13的圓周運動也帶動CCD相機18和傳感器19在水平面內做圓周運動，在常規控制器的作用下，CCD相機18和傳感器19在水平面內旋轉到檢測初始位置后停止轉動。然后啟動螺桿電機21，螺桿本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種土柱入滲性能檢測裝置，其特征在于：包括底座（3）、水平旋轉調節機構、進出土柱調節機構、高度調節機構，水平旋轉調節機構設置在底座（3）上，進出土柱調節機構設置在水平旋轉調節機構上，高度調節機構設置在進出土柱調節機構上；其中所述水平旋轉調節機構包括水平旋轉齒輪Ⅰ（11）、步進電機（12）、水平旋轉滑塊（13）、水平旋轉滑軌（14）、水平旋轉齒輪Ⅱ（15），水平旋轉滑軌（14）、水平旋轉齒輪Ⅱ（15）固定在底座（3）上，水平旋轉滑軌（14）位于水平旋轉齒輪Ⅱ（15）內側，水平旋轉滑塊（13）設置在水平旋轉滑軌（14）上并與其相配合，步進電機（12）安裝在水平旋轉滑塊（13）的一側，步進電機（12）與水平旋轉齒輪Ⅰ（11）連接并驅動其運動，水平旋轉齒輪Ⅰ（11）與水平旋轉齒輪Ⅱ（15）相配合；所述進出土柱調節機構包括支座（4）、齒條（5）、伺服電機（6）、探頭進出齒輪（7）、探頭進出滑軌（8）、限位支座（9）、探頭進出滑塊（10），支座（4）安裝在水平旋轉滑塊（13）上，支座（4）上設置有齒條（5）、限位支座（9）和探頭進出滑軌（8），限位支座（9）設置在探頭進出滑軌（8）的兩端，探頭進出齒輪（7）設置在齒條（5）一側并與其相配合，探頭進出齒輪（7）與伺服電機（6）連接并由其驅動，伺服電機（6）與探頭進出滑塊（10）連接，探頭進出滑塊（10）設置在探頭進出滑軌（8）上并與其相配合；所述高度調節機構包括導桿（16）、螺桿（17）、CCD相機（18）、傳感器（19）、上支座（20）、螺桿電機（21），導桿（16）的兩端分別安裝在探頭進出滑塊（10）和上支座（20）上，螺桿（17）兩端分別通過軸承安裝在探頭進出滑塊（10）和上支座（20）上，CCD相機（18）和傳感器（19）套裝在導桿（16）和螺桿（17）上，螺桿（17）穿過上支座（20）與螺桿電機（21）相連。...
【技術特征摘要】
1.一種土柱入滲性能檢測裝置，其特征在于：包括底座（3）、水平旋轉調節機構、進出土柱調節機構、高度調節機構，水平旋轉調節機構設置在底座（3）上，進出土柱調節機構設置在水平旋轉調節機構上，高度調節機構設置在進出土柱調節機構上；其中所述水平旋轉調節機構包括水平旋轉齒輪Ⅰ（11）、步進電機（12）、水平旋轉滑塊（13）、水平旋轉滑軌（14）、水平旋轉齒輪Ⅱ（15），水平旋轉滑軌（14）、水平旋轉齒輪Ⅱ（15）固定在底座（3）上，水平旋轉滑軌（14）位于水平旋轉齒輪Ⅱ（15）內側，水平旋轉滑塊（13）設置在水平旋轉滑軌（14）上并與其相配合，步進電機（12）安裝在水平旋轉滑塊（13）的一側，步進電機（12）與水平旋轉齒輪Ⅰ（11）連接并驅動其運動，水平旋轉齒輪Ⅰ（11）與水平旋轉齒輪Ⅱ（15）相配合；所述進出土柱調節機構包括支座（4）、齒條（5）、伺服電機（6）、探頭進出齒輪（7）、探頭進出滑軌（8）、限位支座（9）、探頭進出滑塊（10），支座（4）安裝在水平旋轉滑塊（13）上，支座（4）上設置有齒條（5）、限位支座（9）和探頭進出滑軌（8），限位支座（9）設置在探頭進出滑軌（8）的兩端，探頭進出齒輪（7）設置在齒條（5）一側并與其相配合，探頭進出齒輪（7）與伺服電機（6）連接并由其驅動，伺服電機（6）與探頭進出滑塊（10）連接，探頭進出滑塊（10）設置在探頭進出滑軌（8）上并與其相配合；所述高度調節機構包括導桿（16）、螺桿（17）、CCD相機（18）、傳感器（19）、上支座（20）、螺桿電機（21），導桿（16）的兩端分別...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊啟良，賈維兵，武振中，李婕，徐曼，劉冰，
申請(專利權)人：昆明理工大學，
類型：發明
國別省市：云南;53
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