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专利名称：适用于含水量层状变化的中子仪水分曲线标定模拟土柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定土壤水分标定曲线的模拟装置。
背景技术：
中子仪用于测定土壤水分的标定曲线与实际土壤含水量变化的差异。中子仪测定土壤水分方法的核心内容是中子计数与土壤含水量的曲线标定，这种标定曲线都是假定在热中子辐射半径之内土壤含水量均勻情况下标定的线性关系。在中子仪测定原位土壤含水量时，通常土壤含水量成层状变化分布，含水量层状变化土壤的测定的标定曲线不同于含水量均勻的土壤。中子仪测水标定曲线应用于土壤含水量层状变化的差异分析。同样的含水量的中子计数会随与中子源的距离的增加而非线性降低，标准的中子仪测水标定曲线，是在含水量均勻并且在直径大于30cm的土壤介质中测定的中子计数与含水量线性关系，那么就是说通常采用20cm 土层的平均土壤含水量与其在此土层中心位置测得的中子计数回归关系，那么实际测水就存与标准的中子仪测水曲线标定之间存在两个不一致。第一，通常是采用每20cm 土壤层做一个测定层，没有到达30cm的测定范围，第二，实际测定土壤含水量没有保证待测土壤层含水量均勻。

发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于提供一种适用于含水量层状变化的中子仪水分曲线标定模拟土柱。本发明解决了现有中子仪测量土壤水份标定曲线时存在的实际测水与标准的中子仪测水曲线标定之间存在不一致问题。在制作以上层状土壤圆柱中存在一个操作困难、土壤含水量在标定过程中不断变化的问题，为此设计一套水分模拟土柱，这种模拟土柱能够一次制作，长久保存与使用，且使用效果稳定可靠。模拟土柱制作原理是按照中子仪测水原理完成，中子仪测水实际上是测定含氢指数，利用塑料制品制作不同含氢原子密度的圆柱体，就能够作为中子仪测水的模拟土柱。这种模拟土柱适合于长期使用且含氢指数稳定。为解决上述问题，本发明采用如下技术方案所述模拟土柱为高5cm、直径30cm的圆柱体，圆柱体上下面中央有一个直径4. 5cm的圆孔；此圆柱体既是模拟土柱；六个模拟土柱上下叠加，形成直径30cm，高30cm可以利用中子仪模拟测定土壤含水量的模拟土柱；制成圆柱体材料为聚乙烯或者聚苯乙烯。本发明克服了在制作以上层状土壤圆柱中存在一个操作困难，以及土壤含水量在标定过程中不断变化的问题，为此设计一套水分模拟土柱，这种模拟土柱能够一次制作，长久保存与使用，且使用效果稳定可靠。模拟土柱制作原理是按照中子仪测水原理完成，中子仪测水实际上是测定含氢指数，利用塑料制品制作不同含氢原子密度的圆柱体，就能够作为中子仪测水的模拟土柱。这种模拟土柱适合于长期使用且含氢指数稳定。


图1是本发明圆柱体的结构示意图。
具体实施例方式如图1所示，适用于含水量层状变化的中子仪水分曲线标定模拟土柱，为了研究中子仪测定土壤水分过程中，距中子仪放射源不同距离对中子计数的影响，应该制作含水量不同的层状土壤，一般设置5cm厚、直径30cm(中子仪测水范围30cm)的土壤圆柱，并且中央有一个直径4. 5cm的圆孔，便于中子仪探头进入土壤，把高5cm、6个土柱叠加，形成一个直径30cm(中子仪测水范围30cm)、高30cm可以模拟测定土壤含水量的模拟土柱，通过高 5cm含水量不同土柱的叠加，可以测定出距放射源不同距离不同含水量对中子计数的影响。 建立中子计数与各个(6个)土层含水量的关系方程，就可以使中子测水更加准确。模拟土柱含氢指数的确定。纯水的含氢指数是1，土壤田间状态下一般含水量在 8% 对％，那么土壤水分的含氢指数为0. 08 0.对，一般土壤干质的含氢指数为0. 08左右，因此土壤田间状态下(土壤干物质和土壤含水量)含氢指数在0. 16 0. 32范围内，在此范围制作4个含氢指数的模拟土柱，4个模拟土柱的含氢指数分别为0. 15,0. 20,0. 25、 0. 30。模拟土柱原料的选择原则。模拟土柱原料含氢指数适中、成型好、成分稳定并且易于加工成不同密度的成型样品。原料的含氢指数的计算公式为H = 9xp^-(1)
M式中H是原料的含氢指数，P是原料的密度(g/cm3)，Nh是原料分子式中含氢的原子数，M是原料的分子量。从公式⑴可以看出，如果想改变含氢指数H，通过改变原材料的密度P即可，改变密度的方法通常是发泡技术等。比如原材料采用聚乙烯(单体CH2),那么含氢指数与容重关系见表1。纯聚乙烯常规状态下密度为0. 95 (g/cm3)，通过改变聚乙烯的密度可以实现需要的含氢指数。表1聚乙烯含氢指数(H)与容重(P )的关系
权利要求
1.适用于含水量层状变化的中子仪水分曲线标定模拟土柱，其特征在于，所述模拟土柱为高5cm、直径30cm的圆柱体，圆柱体上下面中央有一个直径4. 5cm的圆孔；此圆柱体既是模拟土柱；六个模拟土柱上下叠加，形成直径30cm，高30cm可以利用中子仪模拟测定土壤含水量的模拟土柱；制成圆柱体材料为聚乙烯或者聚苯乙烯。
全文摘要
本发明公开了一种适用于含水量层状变化的中子仪水分曲线标定模拟土柱，涉及测定土壤水分标定曲线的模拟装置。所述模拟土柱为高5cm、直径30cm的圆柱体，圆柱体中央有一个直径4.5cm的圆孔；一般做成4个不同含水量的模拟土柱，每个含水量的模拟土柱至少做12个，六个模拟土柱上下叠加，形成直径30cm，高30cm可以模拟测定土壤含水量模拟土柱；圆柱体是用能够模拟特定土壤含水量的材料做成；制成圆柱体材料为聚乙烯或者聚苯乙烯。本发明解决了现有中子仪测量土壤水份标定曲线时存在的实际测水与标准的中子仪测水曲线标定之间存在不一致问题。
文档编号G01N23/00GK102279197SQ20111016378
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月17日 优先权日2011年6月17日
发明者孙文彦, 左余宝, 林治安, 田昌玉, 赵秉强 申请人:中国农业科学院德州盐碱土改良实验站