168466. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés nedvességtartalom - előnyösen talajnedvesség - meghatározására
3 168466 4 anyaggal. Ugyanakkor befolyást gyakorol a mérés pontosságára a mérendő közeg térfogatsúlyának megváltozása is Mindezen paraméterek egyidejű figyelemmelkísérése vagy állandó értékentartása körülményes és terepi méréseknél gyakorlatilag lehetetlen. A nedvességtartalom mérésére további villamos módszer a dielektromos állandó meghatározása. Ezen mérési módnál a mérendő mintával töltött kondenzátor kapacitását mérik, oly módon, hogy pl.: a mérendő anyagba két kondenzátor fegyverzetet helyeznek el. Ezen módszernél is jelentős mérési hibákat okoz az elektródáknak az előírt távolságtól való eltérése, azok nem párhuzamos volta, az anyag hőmérsékletének változása, térfogatsúlyának és a talajnedvesség mérésnél a talaj oldat koncentrációjának ingadozása. Mindezen mérési problémák azt eredményezték, hogy a talajnedvesség terepi (szántóföldi mérésénél) a reprodukálhatóság + 30-50%-os hibával volt csak lehetséges és ezért az ezen eddigi módszerekkel csak a talaj nedvességtartalmának változási irányát lehetett csak jelezni. Találmányunkkal ezen hátrányokon kívánunk segíteni, s olyan mérési módszert kívánunk létrehozni, amely a gyakorlati szakember számára elegendő pontossággal jelzi a mérendő anyag nedvességtartalmának változásait és amely megfelelő ellenőrzési jelet képes szolgáltatni egy automatikus rendszer irányításához. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy ha a mérendő anyagba két -, a hidrogénra nézve különböző potenciálú - fémből (vagy fémből és szénből) készült elektródát helyezünk és ezen elektródákra nagybemenő ellenállású feszültségmérőt kötünk, úgy ezen műszer a mérendő anyagnak, mint galvánelemnek a feszültségét mutatja. Ugyanis a nedves mérendő anyag mint elektrolit viselkedik, amely a két - a hidrogénre vonatkoztatva - különböző potenciálú fémmel galvánelemet alkot. A szondákon mérhető potenciálkülönbség és a mérendő anyag nedvességtartalma között a száraz anyagtól egészen az anyag természetes vízkapacitásáig terjedő tartományban szoros korreláció tapasztalható. Ezen mérési módszert empirikus úton kell hitelesíteni. Pl.: szárítószekrényes eljárással. Azonban mivel az öszszefüggés lineárissá tehető, elegendő a mérendő anyag száraz és igen nedves állapotában egy-egy mérést végezni. A találmány szerinti berendezésben a szondákhoz csatlakozó mérőrendszer bemenő ellenállását célszerűen legalább 10 Mohm-re kell választani. A berendezés előnyösen úgy alakítható ki, hogy a szondák kapcsolón keresztül egy tároló egységre, előnyösen kondenzátorra csatlakoznak, majd ezen tároló egység kimenete közvetlenül, vagy kapcsolón keresztül nagy bemenőellenállású egyenfeszültség erősítő bemenetére s ennek kimenete pedig jelző műszerre, ill. regisztrálóra van kapcsolva. A találmány szerinti megoldás rendkívüli előnye az, hogy a szondákon mérhető feszültség a szondáknak a mérendő anyagba való behelyezését követő 1-2 perc várakozási idő után gyakorlatilag független az elektródák méretétől, alakjától, egymástól való távolságtól, valamint az anyag hőmérsékletétől. A talajnedvesség mérésénél a talajoldat ionkoncentrációjának megváltozása pl.: műtrágyázás következtében kb. egy nagyságrenddel kisebb eltérést jelent a mérési eredményben, mint az korábban az ellenállás-méréses eljárásnál volt. Kombinált műtrágya alkalmazása esetén ez a hiba még egy nagyságrenddel kisebb és így elhanyagolható. A mérés szempontjából a mérendő anyag - pl. talaj - térfogatsúlyának változása és az elektróda anyag kapcsolatának változásai - megállapításunk szerint - csak az úgynevezett „porszáraz" anyag (talaj) esetében jelentenek kritikus értéket. Tekintve, hogy talajnedvességmérés esetén porszáraz talajnál mérést nem végzünk, ezért ez az érték a műszer kezdő értéke alatt marad, így befolyást nem gyakorol. A terepen végzett méréseknél (mezőgazdaságilag művelt területen) a felső 40-60 cm-es talajréteg - amely a mérések szempontjából érdekes - általában homogénnek tekinthető. Homogén szerkezetű mérendő anyag esetén a műszer kalibrálását csak a mérendő anyag két szélső nedvességi állapotában kell elvégezni s mivel a szondákon mérhető feszültség és a nedvességtartalom között logaritmikus összefüggés van, a kalobrációs görbe logaritmikus papíron egyenesként adódik, s így a két szélső érték megmérése után az egyenest behúzva a műszer kalibrálása egyszerűen elvégezhető. A mérőelektródák előnyös kivitele a szonda alak. A szondáknál egy szigetelt fémrúd, vagy fémcső végén helyezkedik el a tulajdonképpeni mérőelektróda. A mérőelektróda kivezetése gondosan szigetelendő. Az érzékelő elektródák anyaga célszerűen vörösréz-cink, vörösréz-alumínium, vörösréz-ezüst, vörösréz-szén, ezüst-szén párosítás. Mint már elmondottuk az előbb, az elektródák mérete és egymástól való távolsága nem kritikus, azonban célszerűen 30 mm2 -nél nagyobbnak kell lennie, hogy a szolgáltatott feszültség könnyen mérhető legyen. Célszerű az elektródák méreteinek növelése abban az esetben, ha a mérendő anyag zsugorodásra hajlamos pl. kötött talajban kívánunk folyamatos mérést végezni. Az elektródákat a mérendő anyagban pl. a talajban építetten is alkalmazhatjuk. Ezen esetben célszerű olyan elektródák párosítását választani, amely ellenáll az oxidációnak. Előnyös kivitele az elektródáknak az is, amikor a két különnemű fémelektródát egyetlen szondarúdra erősítjük egymástól elszigetelve. Ez a megoldás legelőnyösebben kis minta, vagy modell kísérleténél alkalmazható. A találmány szerinti megoldást a továbbiakban rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a műszer tömbvázlata, a 2. ábra a műszer egy előnyös kiviteli alakjának tömbvázlata, a 3. ábra a műszer beállási viszonyait mutató grafikont ábrázolia. Az 1. ábrán látható, hogy a mérőműszer bemenetét 1 tároló egység bemenetei képezik. Az A kapocsra a hidrogénhez viszonyítva pozitívabb potenciálú elektróda, a B kapocsra a hidrogénhez viszonyítva negatívabb potenciálú elektróda kapcsolandó. A tárolóegység kimenete a nagy bemenőellenállású 2 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
