УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПОЧВ ПОЛЕЙ

Полезная модель относится к механизации трудоемких процессов в растениеводстве, а именно к устройствам диагностики функционального состояния почв полей. Используется при проведении картографирования разнородных участков полей по электропроводности почв, необходимом при применении технологий точного земледелия, а также при проведении исследовательских, кадастровых и других видов работ.
Известно устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей ARP - 03 (А. Св. Франция, №2820509, МКИ G01V 3/38, 09.08.02 БИ 02/32, 07.02.2001 г.), содержащее продольную, «ломающуюся» на две части раму. Три пары дисковых электродов прикреплены к передней части рамы, четвертая пара прикреплена к задней части. Пары дисковых электродов прикреплены к перпендикулярным относительно продольной оси рамы, диэлектрическим поперечинам различной ширины. К задней части рамы, также прикреплено пневматическое шасси. Устройство ARP - 03 буксируемое. Измерение электропроводности почв поля проводится на трех глубинах.
Недостатком этого устройства является отсутствие возможности детального послойного сканирования почвы, высокая материалоемкость, большие габариты устройства.
Наиболее близким является устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей Veris 3100 (А. Св. США, №5,841,282, МКИ G01R 27/26, 24.11.1998). Устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей содержащее раму, перемещаемую по поверхности земли, и нескольких соприкасающихся с землей дисковых ножей, изолированных как друг от друга, так и от рамы, на которой они установлены. Это устройство включает также приборы для пропускания тока между первой парой ножей через почву и приборы измерения этого тока. Далее на устройстве имеются приборы измерения выходного напряжения на второй паре ножей. Это устройство для измерения удельной электрической проводимости почв полей включает также элементы электрического контакта, обеспечивающие устойчивый электрический контакт между ножами и приборами измерения тока и напряжения. Электрический сигнал, поступивший на дисковый нож, следует на крепежный фланец и затем на пылезащитный колпачок. От пылезащитного колпачка электрический сигнал передается на шпиндель посредством подпружиненного поршня. Этот электрический сигнал поступает от неподвижного шпинделя к средствам измерения тока и напряжения. Далее это устройство способно вычислить удельную электропроводность почвы по измерениям напряжения и тока. Кроме того, измерения могут быть привязаны на местности для получения карты, показывающей изменение удельной электрической проводимости почв полей или глубины верхнего слоя почвы внутри поля. Также устройство позволяет измерять удельную электрическую проводимость почв полей на двух и более уровнях глубин за один проход.
Недостатком этого устройства является то, что принятая схема расположения дисковых ножей на данном устройстве несовершенна, так как при увеличении количества разносов дисковых ножей с целью получения возможности сканирования определенного количества глубин почвы, устройство требует увеличения количества дисковых ножей на установке, что увеличивает значительно габариты устройства и материалоемкость.
Заявленная полезная модель направлена на устранение указанных недостатков за счет снижения общего количества дисковых ножей и повторного их использования в разных разносах, что позволяет производить сканирование аналогичного количества глубин почвы, с аналогичным количеством разносов дисковых ножей, но с меньшим общим количеством дисковых ножей.
Технический результат достигается тем, первый крайний дисковый нож является общим, для всех серий разносов дисковых ножей и в электронной системе управления и фиксации значений полученных измерений дополнительно установлен управляемый распределитель электрического напряжения.
На фиг.1 - схема устройства измерения удельной электрической проводимости почв полей при заданном значении n=4;
На фиг.2 - устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей при заданном значении n=4, вид сзади;
На фиг.3 - устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей при заданном значении n=4, вид сбоку;
Устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей содержит раму 1, установленную на пневматическом шасси 5. К раме 1 крепятся при помощи подпружиненной подвески 2 через диэлектрические шарниры 3 дисковые ножи 4 и устанавливаются с одной стороны в ряд относительно рамы 1, собранные в четырехэлектродные симметричные установки Шлюмберже или Хмелевский - разносы электродов, соприкасаются с землей, и оси дисковых ножей перпендикулярны продольной оси движения устройства измерения удельной электрической проводимости почв полей. Расстояние между дисковыми ножами 4 равно «а» и кратно 0,15-0,25 м. Для стабильного контакта дисковых ножей 4 с почвой на раме 1 закреплены дополнительные грузы 7. Для перемещения дисковых ножей 4 из транспортного положения в рабочее и регулирования величины заглубления служит устройство регулирования величины заглубления 8 дисковых ножей 4. В кабине энергетического движителя устанавливается инвертор 10, амперметр 11, предназначенный для измерения тока в момент его прохождения через слой почвы, тумблер управления, имеющий клавиши, каждая из которых включает свою серию разносов установки в работу по измерению удельной электрической проводимости, управляемый распределитель 12, имеющий количество нормально разомкнутых контактных реле, соответствующее серии разносов (n), прибор считывания измерений падения напряжения и передачи данных 13, ПК 14 и навигационную систему 15. Каждый дисковый нож 4 имеет известный токопередающий механизм 9, состоящий из иглы, которая поджимается пружиной к центру вала дискового ножа 4. Игла и пружина установлены в корпусе иглы, который вворачивается в крышку механизма 9 и фиксируется контргайками. Величину прижима иглы регулируют вворачиванием или выворачиванием корпуса иглы из крышки. Токопередающие механизмы 9 позволяют подводить электрический ток к дисковым ножам 4 от инвертора 10, амперметра 11, тумблера управления и управляемого распределителя тока 12, а также снимать прошедший через слой почвы электрический ток с них и передавать далее к прибору считывания измерений падения напряжения и передачи данных 13, который передает данные к ПК 14. Навигационная система 15, установленная в кабине энергетического движителя, предназначена для фиксации координат точек в момент измерения электрической проводимости и прописывания маршрута движения.
n
n
n
n
n
Устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей работает следующим образом: перед началом проведения исследований оператор - водитель энергетического движителя включает ПК 14, навигационную систему 15, инвертор 10, амперметр 11, находящиеся в кабине, задает требуемые параметры величин глубин измерений при помощи включения клавиш тумблера, каждая из которых соответствует определенному разносу. Причем, первый разнос электродов (n=1) - четырехэлектродная симметричная установка Шлюмберже или Хмелевский, производит измерение электропроводности слоя почвы равный 0,25-0,35 м.. Последующие разносы n>1 измеряют слои почвы толщиной равной (0,25-0,35)×n. Далее оператор перемещает ручным способом при помощи винта или при помощи гидравлики дисковые ножи 4 из транспортного положения в рабочее при помощи устройства регулирования величины заглубления 8 дисковых ножей 4, устанавливает требуемую величину заглубления в пределах 5-10 см в зависимости от типа почвы. Электрический ток от инвертора 10, через амперметр 11 поступает на управляемый распределитель тока 12, где он распределяется при помощи тумблера управления на определенную серию разносов дисковых ножей AB, где (n≥1), причем к дисковому ножу А постоянно подключен «0», остальные дисковые ножи 4 запитываются переменным током, проходящим через управляемый распределитель 12 и тумблер управления. Далее ток от дисковых ножей 4 поступает в почву. При движении устройства измерения удельной электрической проводимости почв полей прошедший через слой почвы ток, с изменившимися значениями, по дисковым ножам 4 внутреннего разноса ММ где (n≥1) проходит через токопередающие механизмы 9 и передается прибору измерения падения напряжения и передачи данных 13. В приборе измерения падения напряжения и передачи данных 13 напряжение измеряется, оцифровывается, и полученные величины передаются и фиксируются в ПК 14. В этот же момент навигационная система 15 фиксирует пространственную координату точки, в которой было произведено измерение падения напряжения и также передает данные для обработки в ПК 14. В зависимости от целей исследований, можно использовать последовательно или хаотично одну, две, три или несколько серий разносов, что позволяет измерять различные по толщине слои почвы на определенном участке поля.
Устройство измерения удельной электрической проводимости почв полей способно производить измерение удельной электрической проводимости (n≥2) слоев почвы, т.е. проводить детальное послойное сканирование почвы, благодаря повторному использованию дисковых ножей 4 в различных разносах в отличие от аналогов, что в свою очередь также позволяет значительно снизить их общее количество.