Ученые КНИТУ-КАИ запатентовали датчик для измерения влажности почвы. Этот показатель крайне важен для урожайности сельскохозяйственных культур, для оптимизации орошения территорий, для контроля роста растений в парниках.
Конструируя прибор, исследователи опирались на известную зависимость протекания тока от свойств среды. Так, в сухой почве ток будет очень малым из-за высокого сопротивления, в более влажной ток возрастает.
«В предлагаемом устройстве обеспечивается прохождение тока между двумя электродами через «репрезентативный» слой грунта – остается только замерить его, тока, величину», - поясняет доцент кафедры общей химии и экологии КНИТУ-КАИ Идгай Мингазетдинов.
Датчик представляет собой «стакан» с днищем и крышкой, на которой закреплена рукоятка. По центру установлен стержневой электрод с изоляцией - острым керамическим наконечником, чтобы ток шел именно через боковой слой грунта между электродами. Вертикально-решетчатую стенку «стакана» образует другой, наружный, электрод в виде винтовых спиральных плоских элементов. Этот электрод легко ввинчивается в грунт при повороте рукоятки. При этом почва загребается внутрь «стакана» и уплотняется, при этом уменьшается количество пустот. Скользящие токосъемники позволяют вращать датчик сколько нужно, не наматывая провода. Спицы на нижнем коническом днище с острыми гранями действуют как ножи: при вращении они режут и дробят комки грунта, чтобы внутри оказалась более однородная масса. В результате между центральным стержнем и наружным электродом получается плотно набитый слоем исследуемой земли объем без больших воздушных полостей – это важно для точного измерения проводимости.
Когда датчик ввинтили в грунт по самую крышку, начинают подавать напряжение между центральным и наружным электродами. Это можно сделать от сети, аккумулятора, батареи – от внешнего источника. Через почву между электродами начинает течь ток. При этом, чем в почве больше воды с растворенными солями, тем ниже ее сопротивление и тем больше ток. Величину тока определяют по показаниям прибора контроля (амперметра или калиброванного измерителя). Фактическую влажность грунта высчитывают по эталонным номограммам (графическим изображениям функции от нескольких переменных).
Задачу определения влажности почв пытались решить и прежде, известны устройства для измерения и контроля влажности среды с использованием влагочувствительных элементов с повышенной гигроскопичностью. Например, в одном из изобретений влагочувствительный элемент выполнен в виде винтовой спирали, а гигроскопический раствор смачивает витки спирали за счет капиллярных сил. Чтобы получить результат, нужно измерить высоту столба жидкости внутри спирали с использованием специальной шкалы и лупы, фиксируя по мениску. Недостатком подобного изобретения является необходимость привлекать специальную измерительную лабораторию и предварительно подготавливать измерительную среду.
Учеными КНИТУ-КАИ был получен патент на полезную модель №241605 Федеральной службы по интеллектуальной собственности.
Источник: Минобрнауки России
