温盐深剖面仪测量原理

一、土壤含水量测试方法概述：土壤水分贮存量及其变化规律的监测是农业气象、生态环境及水文环境监测的基础性工作之掌握土壤水分变化规律，对农业生产、墒情监测预测和其化相关生态环境监测预测服务和理论都具有重要意义。二、目前国内主要使用的测定水分的方法：1、 传统的土钻取样然后烘干称重法（重量比）：虽然能够较准确地度量土壤水分含量，但工作量大，耗时耗力，特别是当天气条件恶劣时，农业工作人员将付出更大的工作量。另外取样会破坏土壤,深层取样困难,定点测量时不可避免由取样换位而带来误差,在很多情况下不可能长期定点监测，受土壤空间变异性影响也比较大。2、 FDR单点采集法（容积比）：利用FDR的原理来测定土壤的容积含水量，测试精确度与以上第一种有所差距，但是快速简便，但只能一定测定一个点。3、 TDR单点采集法（容积比）：利用TDR的原理来测定土壤的容积含水量，测试精确度与以上第一种有所差距，但是比第二种的稳定性要好一些。三、国内墒情与旱情的概念与监测的特点：1、 长期性：单一的探头测量可称作是土壤容积含水量，而长期的土壤水分的动态监测存储一段时间以来的水分变化被水利及气象部门称为土壤的墒情。也就是说有意义的墒情监测是长期的，动态的。2、 多点性：对于植物生长来说，真正测量土壤表面的水分是不够的，正常的植物都需要深一度的水分值才能表明他是否可以吸收，在水利国家标准里要求，实验站必须要长期监测多层多点水分，有些地区要求为分布于地面10 cm，20 cm，40 cm，60 cm，80cm，100 cm处的水分的长期动态的监测，以了解墒情与旱情的情况 四、现在国内快速土壤水分仪器的情况：在我国的农田指导水利灌溉方面，FDR和TDR容积法快速水分仪很受欢迎，因为这两种水分仪可以长期将传感器埋于地下，实现长期监测。不受实验条件的影响，而精度也达到了指导农业生产的作用，对作业人员素质无任何要求，属于非常适用于进行田间推广的一种便携式快速仪器（具体参见http://www.top17.net/product/2029.html ）。优点：快速，也可长期监测，将数据保存缺点：单点采集，如需多点就必须要将土壤切开，在剖面10 cm，20 cm，40 cm，60 cm，80cm，100 cm上多插几个探头。费力费时，前期工作量大。由以上分析看来，在墒情监测方面国内需求的要点是：携带方便；精确度高；插入方便，无需大量前期工作的仪器。但这种仪器只在国外有做，国内所有生产的企业都没有做出能满足以上所有要求的土壤水分速测仪现浙江托普仪器有限公司也开发出一种剖面水分仪，这个产品市场前景很好，这就是我们要强调的重点，也是我们以后推广的重点。现在我们要对这款仪器有所了解：土壤剖面水分测定仪用途：可用来测量土壤等被测物的不同深度剖面含水量。原理：利用FDR原理（Frequency Domain Reflectometry）,根据探测器发出的电磁波在不同介电常数物质中的反射不同。计算出被测物含水量。功能特点：l 完全遵循ISO9001质量体系标准要求进行产品设计、开发、生产和服务；l 在硬件元器件方面以最大限度的延长产品寿命和和稳定性为前提，充分考虑降额和冗余设计；l 在电源和通讯接口加装防雷和电涌保护设备；l 软件设计充分考虑界面操作的友好性、系统的兼容性、容错性和健壮性，具有数据自动补抄、自动上传功能；l 生产使用的元器件全部进行环境应力老炼、筛选；l 出厂设备根据需要要进行环境防护三防(防潮湿、防盐雾和防霉菌)设计，并进行温度、冲击和振动试验。组成：探头：圆柱式土壤水分探头（标配为4或6个点位），这些点位可以自由定位用户想测的深度，自由固定操作软件：Windows友好操作界面，用于数据的存储和下载预埋探管：由PVC材质制成，重量轻，抗腐蚀，除标配长度外，还可选长度0.9米、1.2米、1.5米 基本技术指标：传感器测量原理 高频电容 测量范围 0~100%Vol（土壤体积含水量） 准确度 +2%土壤体积含水量 分辨率 0.1%体积含水量 输出选项 RS232和RS485 电流消耗 400uA 静态100mA 采样 校准时的精度 R2 = 0.992 精度 +/- 2.5% 有效温度 +/-3% ，5-35℃ 工作温度 0～75℃ 感应范围 99％是从管子外部10cm以内的范围读取 采集数据 1000组 传感器直径 50.5毫米 管道直径 56.5毫米 仪器组成图： 五、我们的土壤剖面水分仪与国外土壤剖面水分仪对比的优势 国内产品 国外产品 价格 价格合理 价格奇高 专业性 有专业的人员进行指导 国内没有特别熟悉的技术人员进行指导 适用性 全中文软件，适用性广 全英文软件，不适用于基层人员操作 合理性 探头点位可按自己的要求定位，可以随意改动，线长可按客户要求定做 探头点位距离固定化，不能改动，线长不能定做 精度 出厂前进行标定，精度高。也可以按客户提供的土壤进行重新标定 国外土质与国内不太一样，所以出厂前标定不适用于中国，精度会有影响

一、目的要求观察土壤剖面能了解土壤内在物质的转化，是研究土壤形成、识别和评价土壤的重要方法之一。掌握土壤剖面观察方法和技术，就能准确地鉴别土壤类型，找出土壤性状对农业生产的有利与不利因素，为制定合理的利用改良土壤提供依据。 通过实验，基本掌握土壤剖面坑的撤职、挖掘和观察记载的一般技术。要求学会分析土壤剖面的形态与土壤发生发展的关系及对农业生产的影响，能依据观察分析结果对土壤构造进行评价，提出土壤的利用和改良措施。二、仪器试剂铁锹、土铲、锄头、剖面刀、放大镜、铅笔、钢卷尺、小刀、橡皮擦、白瓷比色板、土壤剖面记载表、10%盐酸、酸碱混合指示剂、赤血盐三、操作步骤（一）土壤剖面的设置与挖掘1、土壤剖面的调协 剖面位置的选择一定要有代表性。对某类土壤来说，只有在地形、母质、植被等成土因素一致的地段上设置剖面点，才能准确的反映土壤的各种形状。除此之外，避免在路旁、田边、沟渠边及新垦搬运过的地块上设坑。2、土壤剖面的设置 在选好剖面坑点的位置后，现在坑点上划出剖面的轮廓，然后挖土。剖面观察坑的规格一般为长15m,宽08m,深15m.深度不足1m这，挖之母雁、历史曾获地下水面位置。观察面要垂直向阳，其上方要禁止对土和踩踏。观察面的对面要挖成阶梯状，以便于观察是上下和减少挖土量。索瓦出的土，要将表土和底土分别对在土坑的俩册，一边观察面能看到龙杯、垄沟的表层变化。在作物生长节，要尽量保护作物。 剖面挖掘后，将剖面的观察面分成两半，一半用土壤剖面刀子上而下地整理成毛面，一半用铁铲削成光面，以便观察时相互进行比较。（二）土壤剖面形态的观察与记载1. 剖面层次的划分 自然土壤剖面层次的划分，是按发生层次划分土层，一般把它划分为枯枝落叶层、腐殖质层、淋溶层、底土层等层次。耕层土壤层次分为耕作层、犁底层、心土层、底土层。2. 土壤剖面形态的观察与记载（1）土壤颜色土壤颜色有黑、白、红、黄四种颜色，但实际出现的往往是复色。观察时，先确定主色，后确定次色，次色即在前面，主色即在后面，确定颜色时，旱土以干状态为准，水田土色以观察时土壤所处状态为准。（2）土壤质地 野外测定土壤质地，一般用手测法，其中有干测法和湿测法两种，可相互补充，一般以湿测法为主。（3）土壤结构观察土壤结构的方法，是用挖土工具把土挖出，让其自然落地散碎或用手轻捏，使土块分散，然后观察被分散开的个体形态的大小、硬度、内外颜色及有无胶膜、锈纹、锈斑等，最后确定结构类型。（4）松紧度 野外鉴定土壤松紧的方法是根据小刀插入土体的深浅和阻力大小来判断。① 松：小刀随意插入，深度大于10cm;② 散：稍加力，小刀可插入土体7~10cm;③ 紧：用较大的力，小刀才能插入土体4~7cm;④ 紧实：用大力，小刀才能插入土体2~4cm;⑤ 坚实：用很大力，小刀才能插入土体1~2cm;（5）土壤干湿度 按各土层的自然含水状态升级，其标准如下：① 干：土壤呈干土块，手试无凉感，嘴吹时有尘土扬起。② 润：手试有凉感，嘴吹无尘土扬起。③ 湿润：手试有潮湿感，可捏成土团，但自然落地即散开，放在纸上能使纸变湿。③ 紧：用较大的力，小刀才能插入土体4~7cm;④ 潮湿：放在手上使手湿润，能握成土团，但无水流出（6）新生体新生体不是母质所固有的，是在土壤形成过程中产生的物质，如铁子、铁猛结核、石灰结核等等，它们反映土壤形成过程中物质的转化情况。（7）侵入体原不是母质固有的，也不是土壤形成过程中的产物，是外界侵入土壤中的物体，如瓦片，砖渣、炭屑等。它们的存在，与土壤形成过程无关。（8）根系 反映作物根系分布状况，其分级标准为：① 多量：每平方厘米有10条根以上的。② 中量：每平方厘米有5~10条根。③ 少量：每平方厘米有2条根左右。④ 无根：见不到根痕。（9）石灰质反应 用10%稀盐酸，直接滴在土壤上，观察气泡产生状况，估计其石灰含量。① 无石灰质：无气泡、无声音，估计含量为0。② 少石灰质：徐徐产生小气泡，可听到响声，估计含量为1%以下。③ 中量石灰质：明显产生大气泡，但很快消失，估计含量为1%~5%。④ 多石灰质：发生剧烈沸腾现象，产生大气泡，响声大，历时较久，估计含量为5%以上。(10)亚铁反应 用赤血盐直接滴加测定。（11）土壤酸碱度 土壤酸碱度测定中的混合指示剂法。（12）土壤地下水位 地下水位是指出现地下连续水面与地表的距离。各种作物对地下水为的要求不同，其高低分级如下，仅供参考：① 高位：地下水位小于30cm.。② 中位；地下水位为30~60cm。③ 低位：地下水位大于60cm。

“摩擦，摩擦，在这光滑的地上摩擦…..”还记得庞麦郎的一首《我的滑板鞋》风靡大街小巷，广场上卷起了一股溜滑板鞋的浪潮。尔今浪潮已退，但摩擦声却未消失，作为一柄对社会发展起着双刃剑作用的武器，各大高校和科研机构一直都在对摩擦学进行着持续的研究，而中图仪器[b]SuperView W1光学3D表面轮廓仪[/b]，就是该领域最时尚的滑板鞋，载着研究人员疾驰，手持武器，所向披靡。　　摩擦学是一门研究物体相对运动时其表面摩擦、润滑、磨损三者间相互关系的交叉学科，摩擦学实验研究的重点和难点之一在于对磨损量的定量分析。磨损量涵盖了磨损区的轮廓尺寸、粗糙度、体积这线、面、体三个维度方面的参数，量级从纳米到毫米不等，又由于不可破坏性测量，传统的低精度接触式轮廓仪和影像仪无法适用，而以白光干涉为原理、具备高精度、非接触式测量能力的光学3D表面轮廓仪登上了摩擦学研究的舞台。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238760989.jpg[/img][/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808231572145.jpg[/img][/align][align=center]图1 工作中的CSM摩擦磨损测试仪[/align]　　上图展示的是一款工作中的CSM摩擦磨损测试仪，经过十数小时的摩擦，铜板表面出现了一圈圈摩擦痕迹，即为磨损区域，对磨损区域进行尺寸上的定量分析，是研究的重要组成部分，下面我们使用中图仪器SuperView W1光学3D表面轮廓仪对一块经过摩擦试验处理的铜板进行线、面、体三个维度的定量分析。一、一维：线_轮廓尺寸　　取一块摩擦处理过的铜板，使用SuperView W1光学3D表面轮廓仪对其中未摩擦过的光滑区域和摩擦过的磨损区域进行扫描，获取其3D图像。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808239913954.jpg[/img][/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808234541029.jpg[/img][/align][align=center]图5 磨损区的剖面轮廓曲线[/align]　　从图中可以看到，相对光滑区细致较浅的划痕，磨损区充满了坑坑洼洼的槽，在磨损区3D图像上提取一条剖面轮廓曲线，可以获取槽深和槽宽的轮廓尺寸数据。二、二维：面_粗糙度　　分别在光滑区和磨损区选取若干点，测量分析显示经过摩擦磨损试验过的区域线粗糙度和面粗糙度均增大了至少十几倍。[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808235791766.jpg[/img][/align][align=center]图6 光滑区域粗糙度[/align][align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808237197020.jpg[/img][/align][align=center]图7 磨损区域粗糙度[/align]三、三维：体_体积[align=center][img]http://www.chotest.com/Upload/2018/8/201808238604911.jpg[/img][/align][align=center]图8 磨损区3D图像&孔洞体积测量[/align]　　如右上图，利用分析工作“孔洞体积”对磨损区进行区域体积分析。在选择的分析区域中，位于基准面（蓝色方框）上面的顶点区域显示为红色，位于基准面下方显示为绿色，利用“孔洞体积”分析工具可直接获取该区域内上下两部分的面积、体积、深度数据。　　一线二面三体，中图仪器SuperView W1光学3D表面轮廓仪能让研究人员掌握三个维度精确的数据信息，从而对摩擦磨损区进行全面的分析判断，如同穿上了酷炫的滑板鞋，在摩擦学研究这个舞台秀出华丽的舞步。