功能、作用介绍：

　　一、土壤入渗自动测定系统

　　如系统结构图(具体见“设备照片”中，“设计图中，系统1”)，包括1-通气电磁阀，2-马氏瓶， 3-供水液位传感器，4-供水电磁阀，5-调节阀，6-针盘式降雨器，7-土柱， 8-径流瓶，9-径流液位传感器，10- PLC，11-触摸屏。其中，马氏瓶、针盘式降雨器、土柱及径流瓶均由有机玻璃加工制成。系统按照功能可分为供【水装置、降雨装置、入渗装置、控制装置四个部分。

　　1.1 供水装置

　　由1-通◆气电磁阀，2-马氏瓶， 3-供◤水液位传感器，4-供水电磁※阀组→成。

　　马氏瓶直径200mm，高600mm，用于存放实验用水，其底部设有通气∑　孔与大气相通，从而保证瓶底出水口处的压力恒定，形成稳定压力的供水水头。顶部连接通气ω　电磁阀，底部进水口与水路连接，中间连接供水电¤磁阀。瓶内安装有液位传感器。

　　1.2降雨装置

　　由5-调节阀与6-针盘式降雨器】组成。

　　针盘式降☆雨器直径200mm，由上下两部分组成，其下端部分高50mm，底部均匀钻有∮小孔，用来安装医用胶塞，然后垂直将医用针头插入胶塞中，从而形成降雨阵;其上端○部分高50mm，并ζ设有注水口，通过管路与马♀氏瓶出水口连接，并在连接管路中加入调节阀;其上下两部分通过法兰方式连接，法兰〖中间垫有橡胶片，这样即可以方便更换清洗针头，同时通过法兰止水，形【成马氏瓶-管路-降雨器的密封连接，从而◥保证降雨的稳定均匀。

　　1.3 入渗装置

　　由7-土柱， 8-径流瓶，9-径流液位传感器组成。

　　土柱直径200mm，高1000mm，用来盛放√实验土样。土柱通过套筒与针盘式降雨器连接♀，底部设有排水孔;上部设有径流口，通过管路与径流瓶底部的入流口连接。径流瓶直径150mm，高1000mm，瓶中安装有液位传感器。

　　1.4 控制装置

　　由10-PLC与11-触摸屏组成。

　　实验时々通气电磁阀、供水液位传感器、供水电∑　磁阀、调节阀、 径流液位传感器均通过电缆接入到PLC中，PLC通过MPI/PPI通讯电缆与触▲摸屏连接。

　　系统上电后，液位传感器开始ぷ工作，将水位这一物理信号转换成为4～20mA电流信号输出; PLC对供水液位传感器的输出▲电流的进行实时检ㄨ测，并通过模拟量到数字↘量的计算转换，获得马氏瓶中的水位情况;当马氏瓶中水位降低到下限值即开■阀液位时，PLC控制通气电磁【阀与供水电磁阀同时打开，对马氏瓶进行补水;当水位上升到上限值即关阀液位时， PLC控制通气电磁阀门与供▓水电磁阀同时关闭，并自动记录补】水次数，从而实现对马氏瓶的自动补水及降雨量的实时采集记录。

　　PLC通过改变调节阀输入电ㄨ流大小来实现调节阀开度的№自动控制，控制开度范围为0~100%，从而改变马氏瓶出水口出流速度，实现降雨强度的自动调节功能,雨强◤范围为0~2250mm/h。

　　PLC通过对径流液位传感器输出电流的实时检测，并通过模拟量到数字量的计算转换，获得径流□　瓶中的水位情况，从而实现对⊙径流量的实时采集记录。

　　PLC与触摸屏通过变量链接，实现同步操作。通过触▼摸屏软件的设计开发，可在触摸屏上对马氏瓶供水装置▆的控制液位即开阀液位与关阀液位、调节阀的〓开度大小进行手自动设定;手自动控制通气电磁阀与供水电磁阀的开关及整个实验的启〗停;对累计降雨量、累计径流量、累计◎入渗量、雨强、入渗率等』实验数据进行实时显示、存储及查询。

　　二、 土层给水度自动测定系统

　　如系统结构图(具体见“设备照片”中，“设计图中，系统2”)，在底座10上分别固定水柱2、位移传感♂器4的固定端、升降电机7、铁架11和丝杠12底端;丝杠12的顶端◢固定在铁架11顶梁上;升降电机7通过联轴¤器、齿轮与丝杠＠ 12连接;土柱1分为上下两段，下段的下端通过法兰与水＠柱2连接;升降台14与丝杠12通过螺纹□　连接;位移传感器4的移动端与升降台14连接;三通补溢水↑器3包括内筒与外筒两部分，固定在升◣降台14上;三通补溢水器3内筒顶部设有通气ζ孔13，底部通过软管接入进出水电々磁阀8，并与水柱2下部连接;外筒下部安装有溢水液位传▽感器5，底部安装有排水电≡磁阀6;水柱2下部安装水柱液位传感器9;PLC可编〇程控制器15和触摸屏16安装于焊接在铁架11侧面上的控制机箱17中。

　　位移传感器4、溢水液位◥传感器5、排水电磁阀6、升降电机7、进出水电磁↓阀8和水柱液位♀传感器9均通¤过电缆线与PLC可编程≡控制器15连接。

　　位移传感器4的移动端与升降台14连接，随着升降台的移动，输出4-20mA电流信号，4mA与20mA对应〇升降台14移动的最低及最高位置，PLC可编程控制器15对位移传感卐器4的输出电流的进行实时检测，并通过模拟量到数字量的计算转换，获得升降台14的高度位置。

　　PLC可编程控制器15对溢水液位传感器5的输←出电流进行实时检测，并通过模拟量到数字量的计算转换，获得▂三通补溢水器3外筒中水位情况。

　　PLC可编程控制器15对水柱液位传感█器9的输出电流的进行实时检测，并通过模拟量到数字量的计算转换，获得水柱2中形∑成水压的情况。

　　PLC可编程控制器15通过MPI/PPI通讯电缆与触摸屏16连接，二者通过变量链接，实现同步操作显№示。

　　通过触摸屏16人机界面软件的开々发，可在触摸屏16上对每次饱和高度h0、每次释水高度h1、稳定时间t、开阀液位H0、关阀液位H1等参变量进行手自动设定;手自动控制排水电磁阀6、进出水电磁阀8的开关及升降电机7的启停升ξ　降;对升降高度、水柱压力、累计释水▲量、给水度等实验㊣数据进行实时显示;还可形成实验数据的趋势曲线，进行历史数据的查询等。

　　作品名称：土壤入渗及土层给水度自动测定系统

　　完成单位：清华大学水利系