uchebnik13

вода - 3, идущие к измерительному узлу. Крышка цилиндра - 4

-.../ 2

б 8

А

Рис. 58. Э:Iектроб:ЮКII, применяемые при ИЗ:\lерении

СОЩЮТИВJIения почвы.

А - форма для изготовления блоков, используемых

вполевых исследованиях:

В - гипсовый блок, используемый в лабораторных

исследованиях

Почву можно поместить в стаканчик из стекла или другоГ'} материала, покрытого с внутренней стороны изоляционным слоем. Если электроды не прикреплены к стенкам стакана, их

вводят через крышку, в которои должны оыть специальные от-

верстия.

Электроблокu. Металлические оголенные электроды тюха

контактируют с почвой, особенно при полевых стационарных из­

мерениях. Боуякос (1940) предложил помещать электроды

в гипс, нейлон или стеклянную вату, влажность которых устанав­

.'Iивается наравне с почвенной при их контакте.

Электрод ци.'IиндрическоЙ формы Или в виде пластинки по­ мещают внутрь блока соответствующей формы, изготовленного IIЗ обожженного гипса или другого материала. Для полевых ста­ ционарных измерений можно воспользоваться формой А

(рис. 58). Болванка представляет собой металлический ци..

.'IенныЙ в каучуковую трубку - 4. Зажимами - 7 прикрепляют

РН

к крышке болванки электроды - б. Цилиндр ставят на резино­ вую П.1ИТУ - 2.

Алебастр, просеянный через сито с отверстиями 0,5 .М.М, сме­ шивают с дистиллированной ВОДОЙ в отношении 10: 6, смесь тща­

пользуют для заполнения пространства на стержне между изме­

угольные электроды размером 10 Х 30 М.М закрепляют на эбони­

товом стерженьке. Два электрода устанавливают на определен­

ном расстоянии друг от друга, пространство между ними запол­

няют стеклянной ватой, а электроды обматывают стеклянной нитью. В таком виде блок встав.'lЯЮТ в почву.

Измерительное устройство и определение электросоnротивле­ ния почвы R",. в большинстве работ для измерения электросопро­

тивления почвы используется метод I\ольрауша с применением

мостика ~,титстона. Падение напряжения в цепи пропорционально

сопротивлению проводника, при разветвлении цепи падение на­

пряжения между пунктами разветвления для обеих боковых

цепей одинаково.

Одна цепь в мостике при измерениях составлена из мангани­

НОВОЙ или константановой проволоки (ав), натянутой на метровую

линейку (рис. 59) со скользящим на ней подвижным контактом,

другая - из сопротивления реостата R и измеряемого сопротивле­

ния R"

182

При соотношении

на линейке (с). Для измерения используют штепсельный магазин

тивление почвы при низких влажностях, когда оно резко возра­

стает и может достигать величины 50000-100000 ом.

Источником тока служит двухили четырехвольтовый акку­

мулятор или батарея - А. Во избежание поляризации электродов

в почве постоянный ток с помощью катушки Румкорфа (рк) пре­ образуют в переменныЙ. Провода от аккумулятора через ключ - К

присоединяют к клеммам первичной обмотки (р). С клемм вторич­

ной обмотки (S) индукционной катушки ток подают на концы

метровой линейки ав, с концов которой идут провода во вторую цепь Rx -- R. Включив в реостат определенное сопротивление

изамкнувши ток, передвигая по проволоке контакт, находят

точку, в которой гальванометр или телефон покажет отсутствие

тока. Пусть эта точка находится на расстоянии ас см от начала

линейки. Тогда при длине линейки в 100 см

Внастоящее время промышленность выпускает реохордный

мост Р 38, работающий на постоянном и переменном токе от сети с напряжением 127 и 220 в и от внешней батареи с напряже­

нием 2-4 в.

Отсчеты по шкале и лимбу прибора дают возможность по таб­

лице определить отношение плеч

(меньше влажности завядания).

Реохордный мост смонтирован в деревянном ящике с крышкой.

Габарит прибора 31 Х 25 Х 15,5 см. Вес около 5 кг. Прибор

удобен для работы как в поле, так и в лаборатории. К прибору

18'3

прилагается описание, ИНСТр'укция по эксплуатации и правила

пользования, помещенные на крышке прибора.

Для измерения R используют также мегометр N2 1101, со­

стоящий из измерителя и генератора постоянного тока с ручным

ПРИВОДОМ. Поляризация исключается путем перемены мест про­

водов, идущих от датчика к клеммам прибора.

.х.од определения сопротивления и электропроводности почвы. В лаборатории перед работой с прибором определяют постоянную

сосуда - С, представляющую собой отношение длины путей движения ионов к площади электродов, которая необходима

для вычисления удельной электропроводности почвы. Для этого

приготовляют 0,1 н. раствор КО, имеющий удельную электропро­

на крышке сосуда груз для улучшения контакта почвы с элек­

тродами.

Рядом с сосудом для измерения Rt почвы в стакан с почвой

ИЛИ ВОДОЙ вставлен термометр Для определения температуры

il момент опыта.

Включив определенное R (магазина сопротивления\, измеряют Rt'. В реостате подбирают сопротивление (R) такое, чтобы отсчет

на линейке мостика, по возможности, был в центре.

Двигают ползунок по линейке до исчезновения тока в мостике,

11 тогда берется отсчет.

Расчет. Взятое сопротивление в реостате R = 4500 ом; Измерение сопротивления почвы лучше проводить при ОДНОЙ

11 TOit же температуре или приводить его к определенной темпе­

Удельная электропроводность ВЫЧИС.'lяется на основании из­

'IlepeHHoroи приведенного к определенной температуре сопротивле­

ния R);,.

По величине Е на градуировочной кривой определяется ВJlаж­

ность. Форма рабочей записи дана в табл. 30.

184

Т а б.1 И Ц а 30

ФОРlllа записи nl>и оnреде.ленни э.r.ектrог.РОВОДIЮСТИ почвы

строится градуировочная кривая для каждой почвы и ее генети­

ческого горизонта (рис. 60). На оси ординат наносят данные­

18,s,

Таблица 31

Удельная электропроводность для разных почв

иих горизонтов

руются С помощью каучуковых трубок. Для измерения Rr лучше использовать реохордный мост Р 38 или мегометр N!! 1101. Ме­

тодика измерения описана выше.

Градуировка датчиков производится в поле при подсыхании

почвы и одновременном определении влажности методом ВЫСУ­

шивания или на монолитных образцах почвы в лаборатории, что значительно быстрее. В целях проверки через 1-1,5 месяца

делают контрольные определения влажности методом сушки.

И з м е р е н и е в л а ж н о с т и е м к о с т н ы м м е т о д ом.

Диэлектрическая проницаемость Е неполярных минеральных

веществ равна 6-9, а вода, молекула которой полярна, имеет

диэлектрическую проницаемость, близкую к 81. Поэтому вели­

чина диэлектрической проницаемости в почве, в основном, опре­

деляется количествОм влаги в ней. В меньшей степени она зависит от содержания солей в почве и температуры. Плотность

материала диэлектрика оказывает существенное влияние на

измеряемую величину, по~тому необходимо поддерживать ее постоянной.

Диэлектрическую проницаемость обычно определяют как

отношение емкости конденсатора, погруженного в исследуемое

вещество С, к емкости конденсатора в пустоте СО

о

Емкостные датчики влагомеров - это конденсаторы, запол­

ненные между пластинами однородным слоем исследуемого

диэлектрика, в нашем случае - почвы. Для емкостных измере­

ний применяются, в основном, мостовые и резонансные схемы. При мостовой схеме в одно из плеч включают измерительный конденсатор, в другое - эталонную емкость. В резонансной

схеме используют явления резонансов в колебательном KOHTypeJ одним из элементов которого является измерительный конден­

сатор. Измерение диэлектрической проницаемости требует

сложной дорогостоящей аппаратуры. В пищевой промышлен­

ности этот метод интенсивно разрабатывался, и в настоящее время Берлинером (1948) разработан влагомер ВЭБ, ИЗГОТОВ-

186

ляемый в производстве серийно, позволяющий измерять влаж­

ность зерна IJ муки.

Применяли этот метод определения влажности почвы и грун­

тов многие: Б. П. Александров (1934, 1936, 1940), В. А. Рымша

(1950, 1951), Л. Б. Пирожников И И. С. Вайшток (1955) и дру­

Iие, однако и до сих пор он достаточно не разработан.

Радиоактивный метод измерения влажности. В настоящее время для определения влажности почв все более широко приме­

няют методы, основанные на изменении проводимости излучения

Преимущество этих методов в том, что они позволяют сравни­

тельно быстро провести измерение влажности почвы в полевых

условиях, не нарушая ее структуры и не изменяя ее состава.

В качестве источников излучения используют радиоактивные

вещества, распадающиеся с выделением нейтронов или

1- квантов.

Известны три основных метода определения влажности почв:

1) метод быстрых нейтронов, 2) метод медленных нейтронов и 3) 1- метод.

Метод медленных нейтронов и 1- метод уже применяются при лабораторных и полевых исследованиях почв.

Впервые метод АtедлеННblХ нейтронов был предложен Бельхе­

ром (Бевел, 1956) и его сотрудниками. Метод основан на спо­

собности воды замедлять и рассеивать быстрые нейтроны,

в результате чего вокруг источника быстрых нейтронов, поме­

щенного во влажную почву, образуются медленные нейтроны.

В качестве источника нейтронов используют Ra-Be или смесь

полония и бериллия.

Гарднер и Д. Киркхэм показали, что плотность медленных

нейтронов зависит только от влажности почвы: большей влаж­

ности соответствует большая плотность медленных нейтронов.

Наибольшее изменение плотности медленных нейтронов происхо­

дит в радиусе приблизительно 15 СА! от источника: эту величину

называют радиусом сферы влияния.

Показания счетчика, помещенного внутри сферы влияния,

связаны с влажностью почвы почти линейной зависимостью.

Однако измерения требуют сложной аппаратуры и высокого напряжения тока. для массовых определений метод пока не раз­

работан.

ГаАtАtаскопuческuй AteToa. т -лучи, проходя через почву,

испытывают частичное ослабление вследствие поглощения их

твердой частью почвы и водой. При постоянстве массы твердой

1 Работающим с.1едует знать, что радиоактивное из.1учение Bpe'J.Ho для

здоровья, поэтому перед работой необходимо тщательно юучить все меры 1а­

щиты от излучения, из.10женные в соответствующих руководствах (А. Н. Не­ смеянов, В. Ио Баранов и др , а также в инструкциях охраны труда).

187

части почвы изменение интенсчвности ,- излучения определится,

вОСНОВНОМ, влагосодержанием.

Ослабление ,-.ТIучеЙ веществом подчиняется экспоненциа.ТIЬ­

ному закону

При другом способе расчета вначале определяют запас влаги

Wo в ,ММ в данном слое почвы (методом сушки) и измеряют со­ ответствующее значение интенсивности излучения - [. Далее на основании измерения интенсивности ,-излучения - [t через установленные для определения влажности промежутки времени t определяют изменение содержания влаги - д w

д w = 1О ln 1 - lп 1t

МН20

Этот метод более точен и прост по сравнению с первым.

В качестве радиоактивного источнш<а ,-излучения используют

радиоактивный кобальт - 27С06О с периодом полураспада 5,32 г.,

дающий излучение с энергией 1,33 и 1,17 mV.

188

Радиоактивность почв ИЗ1',fеряется в единицах кюри. Кюри­

количество радиоактивного вещества, в котором в одну секунду

6хoi/НОU блок типо БГС

для счета импульсов '\' - и ~ - излучения посредством счетных

грубок и пересчетного прибора типа ПС-64, приводящего в дей­

Lтвие ЭJlектромеханическии счетчик. Питание счетной установки от сети осуществляют через выпрямитель на 2500 в с элеКТРОI1-

ной стабилизацией типа ВСЭ-2500. Схема установки дана на

рис. 61.

Подробное описание и инструкция для работы на установке /<Б» прилагается к прибору, поэтому эти вопросы освещены здесь

очень кратко.

Наиболее распространены счетчики Гейгера - Мюллера: цилиндрические для счета жестких излучений с энергией 0,6 мэв и торцовые для более мягкого излучения. Счетчик состоит из

к которому подводят положительный полюс от батареи. Катодом служит метаюшческий корпус трубки. Если трубка стеКJlянная,

то внутреннюю поверхность ее покрывают металлом или в каче­

стве катода используют вставленный внутрь металлический

цилиндр. Трубку заполняют гелием, аргоном или азотом с добав­

лением 10% многоатомных газов - этилена, ацетилена или паров

этилового или метилового спирта с целью гашения электрических разрядов в счетчике.

189

При работе на счетную трубку подается напряжение порядка 400-1200 в с таким расчетом, чтобы не происходило пробоя газовой прослойки между нитью и катодом. Проходящие

~ - частиЦЫ и ос - кванты ионизируют газ, это приводит к разряду,

возникает импульс тока, который после усиления регистрируется

электромеханическим нумератором.

В зависимости от цели работы и характера излучения счет­ чики имеют различное устройство.

Пересчетный nрuбор. При измерениях радиоактивности

частота импульсов может достигать нескольких тысяч в минуту;

электромеханические нумераторы не могут регистрировать такую

высокую частоту. Пересчетная установка позволяет передавать на нумератор с помощью пересчетных каскадов ]-й; 2-й; 4-й;

В-Й; 16-й; 32-й или 64-й импульс.

Производя счет каждого 16-го импульса, на пересчетной

установке включают соответствующий тумблер и отсчет механи­ ческого счетчика в минуту умножают на коэффициент 16.

Импульсы, не переданные в момент остановки счета, пересчи­

тывают с помощью горящих неоновых лампочек и прибавляют

кимпульсам, СНЯТЫМ со счетчика.

Проверяют правильность действия пересчетной YCTaHoBК1l.

Прибор подключают в положение «проверка» и ВЫЧИСЛЯЮТ

импульсы «фона» (СМ. ниже) или какого-нибудь радиоактивного препарата при всех кратностях пересчетной установки: 2, 4, 16, 32 и 64. Считают в течение двух МИНУТ и вычисляют среднее значение импульсов в минуту. При проверке и в работе для

точности необходимо снимать со счетчика не меньше 1000 UJИn.

Расхождения между количеством импульсов при всех кратностях

не должны превышать 2 - 3%, большие расхождения свидетель­

ствуют о неправильной работе пересчетной установки.

Производят также определение рабочего напряжения

трубки - «плато».

190