一、產(chǎn)品簡介         

        蒸滲儀系統(tǒng)（Lysimeter）是一種安裝在室外空曠觀測場（反映田間的自然環(huán)境）或溫室內(nèi)（人工模擬自然環(huán)境）裝滿土壤、測定農(nóng)田蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化的標準試驗設(shè)備。其通過對被測土壤（原狀土或人工配制實驗土）水循環(huán)的記錄分析，以研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運移轉(zhuǎn)化規(guī)律。該設(shè)備可單個或成組、成套設(shè)置，適用于農(nóng)田、草原、森林及河流濕地等生態(tài)系統(tǒng)水文循環(huán)的長期監(jiān)測。近年來，隨著電子技術(shù)、土壤物理學(xué)和微氣候?qū)W等學(xué)科領(lǐng)域不斷深入發(fā)展，蒸滲儀系統(tǒng)與先進的傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置配合使用，應(yīng)用范圍已拓展到垃圾填埋場等模擬研究領(lǐng)域。

         XHZ-ZS301直稱式土壤蒸滲儀采用先進的高分辨率稱重系統(tǒng)，配置有先進的水分、電導(dǎo)率、鹽分傳感器和智能數(shù)據(jù)采集器及信號傳輸系統(tǒng)，可通過對被測土壤及作物蒸騰蒸發(fā)和地下水—土壤水轉(zhuǎn)化的監(jiān)測，研究農(nóng)作物的耗水規(guī)律和SPAC系統(tǒng)中水分運移規(guī)律。并對測量的數(shù)據(jù)進行實時在線快速分析處理、記錄存儲和遠程傳輸，做到了數(shù)據(jù)采集的高速化、準確化和人性化，大大提高了工作效率，降低了勞動強度。

        直稱式土壤蒸滲儀在被測土體下互成120°角安裝了三只稱重傳感器（如下圖所示），直接稱量被測土體的重量變化，得出蒸散量及滲漏量。

直稱式蒸滲儀結(jié)構(gòu)原理圖

二、系統(tǒng)設(shè)備組成

        (一)測量部分：由土壤、鋼筒、稱重系統(tǒng)平臺、稱重系統(tǒng)、滲漏量傳感器、稱重傳感器等組成。

        (二)數(shù)據(jù)傳輸部分：由前端放大器和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊等組成。

        (三)終端顯示部分：由數(shù)據(jù)采集器、備用電源及配套軟件等組成。

三、設(shè)備配置

四、系統(tǒng)設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

        1. 筒體土柱直徑2m，深度2m和3m；稱重系統(tǒng)，量程20t（深度2m）/40t（深度3m），分辨率0.02mm；

        2. 滲漏觀測系統(tǒng)為稱重式，滲漏量測量分辨率0.001mm；測量精度0.01mm；

        3. 土壤溫濕度傳感器量程：0-100%，-40-80℃；分辨率：0.08%，0.1℃；精度：±1~3%，±0.5℃。

        4. 顯示和通訊方式：觸摸屏操控顯示，本地PC數(shù)據(jù)和遠程數(shù)據(jù)交互；定時時鐘精度1min/月，最短定時時間5min，最大連續(xù)工作時段1年；本地存儲(數(shù)據(jù)10min的采樣間隔下，大于1年的存儲量)，支持U盤數(shù)據(jù)下載。

        5. 電壓范圍和工作環(huán)境：AC 220V 50HZ；DC 24V； 相對濕度≤90% （30℃）， 工作溫度 -20℃～50℃。

        6. 土壤溫濕度傳感器埋設(shè)深度：

        2米深蒸滲儀分20cm、40cm 、60cm、80cm、100cm、150cm共計分6層填設(shè)；

        3米深蒸滲儀分20cm、40cm 、60cm、80cm、100cm、150cm、250cm共計分7層填設(shè)。

五、系統(tǒng)原理

        1. 測量原理

        對于被自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)測量的土柱，其水量平衡方程為：

△S = P + I + Q - △R – ET (1)

        式中△S為土壤儲存水量的變化，P為降水量，I為灌溉量，Q為地下水流，△R為凈地表徑流量，ET為蒸騰蒸發(fā)量。對于自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)，△R一般可以忽略，方程1可改為：

ET = P + I + Q - △S (2)

        降水量（P）和灌溉量（I）可以由雨量計和水表直接測得。土壤儲存水量的變化量（△S）代表降水或灌溉后水分的增加，或測量蒸騰蒸發(fā)作用導(dǎo)致水分的損失，這些較難測量。所以產(chǎn)生了高精度的稱重系統(tǒng)來測量△S。

        地下水流Q代表由自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)供排水系統(tǒng)供進和排出的土柱的水量。在地下水位不發(fā)生變化時，加入到土柱的水量為地下水對土壤水的補給量（Eg），Eg =Q ，由土柱排出的水量為地下水補給量（Rg），Rg =Q ，如果大田中地下水位發(fā)生了變化，為了保持儀器內(nèi)水位與大田水位一致，須向土柱內(nèi)加入或排出一定水量，地下水對土壤水的補給量與入滲量可由其間接計算得出。

        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為吸水和脫水實驗測定的系數(shù)。實際上a=b=△Q，△Q為地下水位上升或下降時含水量的變化，可由水分儀測得。

        2. 稱重系統(tǒng)的原理

        稱重式大型自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)稱重機構(gòu)原理如下圖所示：稱重系統(tǒng)采用專用的稱重傳感器，作用在稱重平臺上，直接稱重土箱和土體的總重量。

自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)稱重機構(gòu)

        稱重系統(tǒng)采用稱重傳感器，在稱重平臺下三個支點支撐稱重土箱，每個支點放置一個稱重傳感器，三個稱重傳感器共同稱重計算。

        3. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理

        數(shù)據(jù)采集及配套軟件具有即測即存功能，防止測量數(shù)據(jù)丟失。可以在線顯示蒸滲量過程、滲漏量變化過程。全漢字人機交互操作界面，具有在線幫助功能。定時時鐘精度1min/月。最短定時時間5min，連續(xù)工作時段不超過1年。

        本地存儲(所有數(shù)據(jù)10min的采樣間隔下，大于3年的存儲量)，掉電不失，支持U盤數(shù)據(jù)下載（下位機數(shù)據(jù)可直接下載到U盤，存儲為TXT格式，上位機可導(dǎo)成excel格式）。控制及顯示方式：人機交互（觸摸屏）操控，具備顯示當前測量數(shù)據(jù)、設(shè)置采樣時間（1min-60min，步長為1min的多檔位）、下位機時間以及管理下位機U盤等。

        在土箱的排水口，安裝滲漏量傳感器，測得滲漏量變化量。

        蒸散量由貯水量和滲漏量計算得到。本系統(tǒng)中，單位時間的蒸散量是這樣計算的。貯水量變化量減去滲漏量變化量即為蒸散量。由方程（2）可以看出，實際本系統(tǒng)的蒸散量包含了降雨量和灌溉量。

六、性能特點

        1. 直稱式自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)都是直接作用在傳感器上測量，沒有中間（其他結(jié)構(gòu)形式部分）環(huán)節(jié)的影響，其他機械結(jié)構(gòu)形式稱重為部分平衡土體及土箱重量后，測量變化量計算出蒸散量，所以從數(shù)據(jù)的時效性來講都具有一定的延時性。

        2. 直稱式自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)安裝簡單，后期維護方便。

        3. 直稱式自動蒸發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)雖然對傳感器的各項要求較高，但是選擇耐用度、精度較高合適的進口稱重傳感器進行標定后，數(shù)據(jù)的準確性和穩(wěn)定性就所保障。