Wyznaczenie parametrów funkcjonalnych prototypowych sensorów potencjału matrycowego wody w glebie
Download
1 / 13

Wyznaczenie parametrów funkcjonalnych prototypowych sensorów potencjału matrycowego wody w glebie - PowerPoint PPT Presentation


  • 126 Views
  • Uploaded on

Wyznaczenie parametrów funkcjonalnych prototypowych sensorów potencjału matrycowego wody w glebie. W. Skierucha, A. Szypłowska Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin E-Test Sp. z o.o., Stasin 90, 21-030 Motycz.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Wyznaczenie parametrów funkcjonalnych prototypowych sensorów potencjału matrycowego wody w glebie' - nili


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Wyznaczenie parametrów funkcjonalnych prototypowych sensorów potencjału matrycowego wody w glebie

W. Skierucha, A. Szypłowska

Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN w Lublinie,

ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin

E-Test Sp. z o.o., Stasin 90, 21-030 Motycz

  • Motywacjaicelpracy

  • Problem badawczy

  • Opisbadanegotensjometruglebowego

  • Wykonanepracebadawcze

  • Wnioski


Motywacja i cel pracy
Motywacja sensorów potencjału matrycowego wody w glebieicelpracy

  • Zapotrzebowanienataniiniezawodnyprzyrząd do pomiarustatusuwody w glebie, generowaneprzez:

    • środowiskonaukowe,

    • rolnictwo,

    • ogrodnictwo,

    • służbykomunalne.

Celemprac jest określenie przydatności prototypu sensora potencjału matrycowego wody w glebie opracowanego i dostarczonego przez przedsiębiorcę, do wykorzystania w pomiarach laboratoryjnych i polowych gleb różniących się składem mechanicznym, gęstością oraz wilgotnością.


Problem badawczy
Problem sensorów potencjału matrycowego wody w glebiebadawczy

[kPa]

  • R = 461,5 J/(kg K) jest stałą gazową dla pary wodnej,

  • T jest temperaturą w stopniach Kelvina,

  • p/p0 jest wilgotnością względną (tzn. stosunkiem prężności pary wodnej będącej w stanie równowagi z glebą nienasyconą do prężności nasyconej pary wodnej będącej w równowadze z czystą wodą)

Woda w glebie nienasyconej utrzymywana jest poprzez adsorpcję oraz siły kapilarne, które są składnikami potencjału matrycowegoFmwody w glebie (Hillel, 2004)

Efekt tekstury gleby na retencję wody w glebie.

Efekt struktury gleby na retencję wody w glebie


Pomiar potencja u matrycowego wody w glebie
Pomiar potencjału matrycowego wody w glebie sensorów potencjału matrycowego wody w glebie

Tensjometr glebowy z elektronicznym przetwornikiem ciśnienia i mechanicznym wakuometrem połączone z ceramicznym sączkiem porowatym umieszczonym w glebie (Or i Wraith, 2002)


Opis badanego tensjometru glebowego
Opis sensorów potencjału matrycowego wody w glebiebadanegotensjometruglebowego

Kształt i wymiary badanego tensjometru glebowego

Elementyskładoweprototypowegominiaturowegotensjometruglebowego:

sączek porowatyo długości 17 mm, zamocowanydo metalowej rurki,

przetwornik ciśnienia umieszczonyw prostopadłościennej obudowie z poliwęglanu o szerokości 27 mm,

kabel koncentryczny łączącyczujnik tensjometryczny z urządzeniem pomiarowym (miernik typu TDR/MUX/mpts opracowany wcześniej w IA PAN w Lublinie)


Wykonane prace badawcze
Wykonane sensorów potencjału matrycowego wody w glebiepracebadawcze

  • Podstawowym narzędziem badawczym był eksperyment, mający na celu:

    • selekcję optymalnych sączków porowatych do wmontowania w prototypowym tensometrze glebowym,

    • ocenę trwałości i niezawodności zastosowanego elektronicznego przetwornika ciśnienia (transducera),

    • ocenę skuteczności opracowanej procedury odpowietrzania części sensorycznej prototypowego tensometru glebowego,

    • ocenę skuteczności zastosowanego złącza typu Luer.

  • Dane uzyskane z eksperymentu poddano obróbce z wykorzystaniem podstawowych narzędzi statystycznych i graficznych dostępnych w pakiecie Microsoft Excel.


Dob r ceramiki porowatej
Dobór sensorów potencjału matrycowego wody w glebieceramikiporowatej

  • Zakład Inżynierii Ceramicznej (IEn Oddział Ceramiki CEREL, ul. Techniczna 1, 36-040 Boguchwała,

  • Wyznaczenieciśnienia wejścia powietrza (ang. airentrypressure) - opracowanie stanowiska do pomiaru ciśnienia wejścia powietrza dla prototypowych sączków porowatych o różnychtemperaturachspieku.Wartości ciśnienia wejścia powietrza wynosiły 1,15 bara (odch. std. 0,12 bara) i 1,23 bara (odch. std. 0,11 bara) odpowiednio dla temperatury wypieku 1280°C i 1310°C.

Stanowisko do pomiaru ciśnienia wejścia powietrza dla prototypowych sączków porowatych


Dob r i testowanie szczelnego cza typu luer
Dobór i testowanie szczelnego łącza typu sensorów potencjału matrycowego wody w glebieLuer

Łącze typu Luer w prototypowym tensjometrze glebowym


I nterfejs elektroniczn y cz cy prototypow y tensjometr do miernika tdr mux mpts
I sensorów potencjału matrycowego wody w glebienterfejselektronicznyłączącyprototypowytensjometr do miernika TDR/MUX/mpts


Testowanie dynamiki sensorów potencjału matrycowego wody w glebie

oraz zakresu pomiarowego

  • porowatkiceramicznewypiekane w temperaturze 1280°C i 1310°C,

  • badanianaglebiepiaszczystej,

  • temperaturaotoczenianie była stabilizowana i wynosiła 20 ±5°C,

  • pomiary dokonywane były z okresem 10 minutowym itrwałyprzezokres ok. 1 miesiąca.

Przykładowy wykres zmienności potencjału matrycowego wody z glebie piaszczystej w dwóch cyklach nawadniania i osuszania próbki


Testowanie dynamiki sensorów potencjału matrycowego wody w glebie

oraz zakresu pomiarowego, cd.

Wartości potencjału matrycowego wody w glebie piaszczystej dla pięciu serii pomiarowych


Wnioski i rekomendacje
Wnioski sensorów potencjału matrycowego wody w glebieirekomendacje

Zakres pomiarowy odnoszący się do stanu nasycenia gleby wodą oraz całkowitego osuszenia wynosi od ok. -50 mbar do ok. -850 mbar. Obserwowany zakres pomiarowy w pełni zaspokaja potrzeby użytkowników. Zatem zastosowany czujnik barometryczny spełnił swoje zadanie pod względem zakresu pomiarowego.

Eksperyment symulujący gwałtowny opad deszczu po długotrwałej suszy, polegający na gwałtownej zmianie potencjału matrycowe poprzez szybkie nasycenie badanej gleby wykazuje, że dla ceramiki porowatej wypiekanej w temperaturze 1310°C, czas potrzebny na jej nasycenie wynosił ok. 60 minut.

Po kilku cyklach napełniania czujnika wodą destylowaną i jego odpowietrzenie zaobserwowano uszkodzenie czujnika. Prawdopodobną przyczyną jest rozpuszczenie przez wodę warstwy zabezpieczającej membranę czujnika. Zatem zastosowany czujnik może wymagać wymiany na inny, który będzie wytrzymały na substancje rozpuszczone w wodzie (rozpuszczone sole).

Procedura napełniania elementów czujnika wodą destylowaną oraz odpowietrzania czujnika są łatwe do wykonania i nie powinny sprawić trudności potencjalnym użytkownikom.

Opracowana poliwęglanowa obudowa prototypowego czujnika oraz zastosowane łącze typu Luer w sposób istotny zmniejszą koszty produkcji czujnika, nie powinny wpłynąć negatywnie na jego niezawodność oraz znacznie poprawią funkcjonalność i prostotę obsługi czujnika.

Zaleca się zastosowanie nowego czujnika ciśnienia, którego część sensoryczna nie ulegnie uszkodzeniu podczas kontaktu z wodą zawierającą rozpuszczone sole (woda w glebie)oraz jest odpornamechanicznie.


Prace sensorów potencjału matrycowego wody w glebiewykonanow ramach projektu systemowego

„Wsparcie Regionalnej Sieci Współpracy”

ProgramuOperacyjny Kapitał Ludzki 2007-2013,

Priorytet VIII -Regionalne kadry gospodarki,

Działanie 8.2 - Transfer wiedzy,

Poddziałanie 8.2.2 - Regionalne strategieinnowacji.


ad