在野外土壤水文特性研究中,土壤入滲儀是測(cè)定土壤入滲性能的關(guān)鍵設(shè)備,其測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性直接影響到水土保持、水資源管理等領(lǐng)域研究結(jié)論的可靠性。然而,野外復(fù)雜的環(huán)境條件與儀器長(zhǎng)期使用后的損耗,常導(dǎo)致土壤入滲儀出現(xiàn)讀數(shù)不準(zhǔn)的情況,這不僅會(huì)使測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生偏差,更可能誤導(dǎo)后續(xù)的科研分析與工程實(shí)踐,土壤入滲儀讀數(shù)不準(zhǔn)如何校準(zhǔn)?
土壤入滲儀讀數(shù)不準(zhǔn)可能由傳感器故障、環(huán)境干擾、操作不當(dāng)或設(shè)備老化等因素導(dǎo)致。以下為系統(tǒng)性校準(zhǔn)方案,涵蓋硬件檢查、校準(zhǔn)流程及預(yù)防措施:
一、校準(zhǔn)前硬件檢查
傳感器狀態(tài)
外觀檢查:確認(rèn)傳感器表面無(wú)破損、腐蝕或附著物(如泥沙、植物根系)。
連接檢查:檢查電纜接頭是否松動(dòng)、氧化,必要時(shí)更換防水接頭或重新焊接。
電氣測(cè)試:使用萬(wàn)用表測(cè)量傳感器電阻/電壓,對(duì)比廠家提供的標(biāo)稱值(如土壤水分傳感器在飽和土中阻抗應(yīng)為數(shù)百歐姆)。
系統(tǒng)密封性
氣密性測(cè)試:關(guān)閉進(jìn)水閥后加壓至額定壓力(如0.1 MPa),觀察壓力表10分鐘內(nèi)壓降是否超過(guò)2%(超過(guò)則需排查管路漏點(diǎn))。
液位校準(zhǔn):向入滲環(huán)內(nèi)注入已知體積水(如1000 mL),觀察液位傳感器讀數(shù)誤差是否超過(guò)±1%。
二、分項(xiàng)校準(zhǔn)流程
土壤水分傳感器校準(zhǔn)
步驟:
準(zhǔn)備不同含水率的標(biāo)定土樣(如干土、10%、20%、30%含水率)。
將傳感器埋入土樣中,記錄儀器讀數(shù)。
采用烘干法測(cè)定實(shí)際含水率,繪制“儀器讀數(shù)-實(shí)際含水率”曲線,修正擬合公式。
示例:若儀器在20%含水率時(shí)讀數(shù)為18%,則需在軟件中調(diào)整系數(shù)使讀數(shù)匹配實(shí)際值。
壓力傳感器校準(zhǔn)
步驟:
使用高精度壓力計(jì)(精度±0.1% FS)作為標(biāo)準(zhǔn)源。
向入滲儀加壓至0.05、0.1、0.15 MPa,記錄標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)與儀器讀數(shù)。
計(jì)算誤差(如標(biāo)準(zhǔn)值0.1 MPa時(shí)儀器讀數(shù)0.095 MPa,誤差為-5%),調(diào)整零點(diǎn)與量程參數(shù)。
注意:校準(zhǔn)后需驗(yàn)證非線性誤差(如滿量程的±0.5%以內(nèi))。
溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)
步驟:
將傳感器置于恒溫箱中,設(shè)定溫度梯度(如10℃、20℃、30℃)。
記錄不同溫度下的讀數(shù),生成溫度補(bǔ)償曲線。
在儀器軟件中輸入補(bǔ)償系數(shù)(如每升高1℃,讀數(shù)需修正+0.2%)。
三、現(xiàn)場(chǎng)快速驗(yàn)證方法
對(duì)比測(cè)量法
使用其他已校準(zhǔn)設(shè)備(如便攜式TDR水分儀)在同一點(diǎn)位測(cè)量,對(duì)比讀數(shù)差異。
示例:若入滲儀讀數(shù)為25%,TDR讀數(shù)為28%,則需重新校準(zhǔn)入滲儀水分傳感器。
標(biāo)準(zhǔn)溶液法(適用于壓力/液位)
使用去離子水作為標(biāo)準(zhǔn)液,測(cè)量其密度(1 g/cm3)對(duì)應(yīng)的壓力/液位讀數(shù),驗(yàn)證傳感器線性度。
四、預(yù)防性維護(hù)建議
定期校準(zhǔn)
建議每6個(gè)月進(jìn)行一次全面校準(zhǔn),高頻率使用場(chǎng)景(如科研監(jiān)測(cè))需縮短至3個(gè)月。
環(huán)境適應(yīng)性
避免在極端溫度(-10℃以下或50℃以上)或強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下使用。
雨季后需檢查傳感器防水性能,防止?jié)B水導(dǎo)致短路。
操作規(guī)范
插入傳感器時(shí)保持垂直,避免傾斜導(dǎo)致讀數(shù)失真。
測(cè)量完成后清潔傳感器表面,長(zhǎng)期存放時(shí)使用保護(hù)套防塵。
土壤入滲儀讀數(shù)不準(zhǔn)的校準(zhǔn)需結(jié)合硬件檢查、分項(xiàng)校準(zhǔn)與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。通過(guò)系統(tǒng)性排查與科學(xué)校準(zhǔn),可確保讀數(shù)誤差控制在±3%以內(nèi)(水分)、±0.5% FS(壓力),滿足野外測(cè)量精度要求。定期維護(hù)與規(guī)范操作是保障長(zhǎng)期穩(wěn)定性的關(guān)鍵。