1.2 Прилад "Агротестер"

В основу цього приладу покладений метод виміру комплексного опору ґрунту в перемінному електричному полі (так називаний кондуктометричний метод). Він складається з цифрового електронного вимірювального блоку на світло-діодах і датчика-бура (Рис.3). Датчик "Агротестера" улаштований таким чином, що дві круглі шнекоподібні лопаті служать і засобом занурення датчика на задану глибину і засобом виміру, тобто конденсатором, у якому середовищем між обкладинками-лопатями є ґрунт. Вага комплекту 6 кг. Споживає він 1,5 Ват електроенергії від автономного блоку живлення на акумуляторах. Прилад "Агротестер" має ту, основну, перевагу перед ВНП-1, що він значно краще пристосований до технології землеробства. Для його використання не потрібно закладати в ґрунт стаціонарні обсадні труби. Датчик "Агротестера" виймається з ґрунту після завершення вимірів. Тому поле завжди вільне для проведення с.-г. робіт, зв'язаних із сівбою (посадкою) культур і наглядом за ними.

Рисунок 3 - Зовнішній вигляд приладу "Агротестер".

Важливим є також і те, що датчик "Агротестера" з телескопічною трубою кріпиться до вимірювального пристрою і складає з ним єдине ціле, що створює додаткові зручності при користуванні приладу в поле. Однак сам "Агротестер" і метод, використаний при цьому для визначення вологості ґрунту, мають визначені недоліки. Насамперед , метод виміру комплексного електричного опору ґрунту Z на двох частотах, унаслідок використання відносини Z на високих частотах до Z на низьких частотах, виявився недостатньо ефективним.

Засновники цього методу ("двохчастотного зондування" матеріалів) припускали, що, виміривши, електричний опір або електропровідність матеріалу на високій і низькій частотах, і зв'язавши їхні відносини з вологістю по термостатно-ваговому методу, можна вивести формулу для визначення вологості будь-яких матеріалів. Однак, як показали більш пізні дослідження, проведені в УКРНДГМІ, для ґрунту цей метод непридатний. Немає принципової різниці між результатами вимірів на будь-яких двох частотах, якщо вибирати їх у границях від 100 Гц до 2 Мгц. Навіть при максимальній різниці між частотами коефіцієнт кореляції R між двома вимірами складає більш 0,90. Це означає, що на результати вимірів на будь-якій частоті впливають, практично, однаково ті самі параметри ґрунту: вологість, температура, щільність, хімічний і механічний склад. Саме ця обставина, на нашу думку, привела до того, що "Агротестер" не пройшов виробничі випробування. Прилад "Агротестер" має ще кілька інших недоліків, серед яких треба, особливо , відзначити те, що через досить великі розміри шнекоподібних лопатей, датчик фізично не можна занурити в ґрунт глибше 20 см.

1.3 Вимірник параметрів ґрунтів впг-1 (ипп-1)

У приладі ВПГ-1 використаний принцип виміру комплексної електропроводимості Y у перемінному струмі низької частоти (до 10 Кгц). Основні його технічні дані такі: діапазон виміру вологості ґрунту 2-40% від сухої маси ґрунту; діапазон виміру температури ґрунту - 0 + 50°С; середньоквадратичне відхилення від даних ТВ-методу складає 2,5 %. Маса вимірювального пристрою - 2 кг, маса датчика - 1,5 кг; споживає прилад 70 мВт від батареї типу "Крона" напругою 9 В. У комплект приладу входять вимірювальний пристрій на базі звичайного мікроамперметру, датчик-свердло і сполучний шнур між ними (див. рис. 4). Прилад створений в УКРНДГМІ.

1 - вимірювальний блок вологості і температури; 2 - сполучний шнур; 3 - датчик-свердло; 4 - чуттєві до вологості і температури елементи датчика в збільшеному виді

Рисунок 4 - Вимірник параметрів ґрунтів ВПГ-1 (ИПП-1)

На відміну від методик вимірів, що застосовані в приладах ВНП-1 і "Агротестер", для визначення вологості ґрунту за допомогою ВПГ-1 була розроблена спеціальна методика, згідно який перед використанням прилад необхідно градуювати на даному ґрунті і визначити їхній так звані градуіровочні коефіцієнти. У методиці вимірів приладом ВПГ-1 також передбачена компенсація температурної погрішності шляхом введення виправлень на температуру T до Y, обмірюваної тим же ВПГ-1 на тій же глибині, чого також не передбачено в методиках ВНП-1 і "Агротестера". Саме завдяки цим особливостям вдалося вперше одержати позитивні результати випробувань перших 15 приладів, виготовлених Харківським заводом "Элитан" (вимірювальний пристрій) і ЦКБ Гідрометеорологічного приладобудування (датчик) в Обнінське. У 1985 р. 15 приладів було випробувано тільки на деяких типах ґрунтів в Україні. Потім, після одержання задовільних результатів польових випробувань, за замовленням Головного керування Гідрометслужби СРСР у 1987 р. Охтирським заводом "Промзв'язок" було виготовлено ще 200 комплектів для більш широких випробувань на території колишнього Радянського Союзу. У системі Гідрометслужби було поширено 100 комплектів, інші - у науково-дослідних установах і окремих господарствах сільськогосподарського профілю.

Необхідно відзначити, що й у 1985 р. на Україні, і в 1987 на території СРСР, у цілому, ВПГ-1 виправдав себе. Центральна Методична комісія (ЦМК) Госкомгідромету в Москві в грудні 1988 р. рекомендувала використовувати ВПГ-1 майже на всієї території колишнього Союзу. Поряд з цим комісія запропонувала розроблювачам приладу надалі поліпшити конструкцію датчика (зміцнити свердло), перевести ВПГ-1 на цифрову індикацію і на базі його розробити стаціонарний варіант вимірника параметрів (вологості і температури) ґрунтів. Таким чином, на прикладі ВПГ-1 УКРНДГМІ наглядно довів, що кондуктометричний метод можна застосовувати для виміру вологості ґрунту. Це мало велике значення, тому що ведучі наукові установи в області вологометрії ґрунтів - Московський інститут "Агроприбор", а слідом за ним ВНДІСГМ (м. Обнинськ) і багато інших авторитетних установ і осіб, з огляду на очевидні невдачі вологометрії ґрунту, почали навіть затверджувати, що будь-які електричні вологоміри неможливі. Тоді великі надії покладали тільки на нейтронний метод, припускали можливість застосування методу магнітного резонансу, методу інфрачервоної спектроскопії і їм подібним. І коли вперше на матеріалах масових випробувань ВПГ-1, було отримано середньоквадратичне відхилення вологості ґрунтів даних приладу від даних ТВ-методу рівне 2,5 % (факт відомий тільки вузькому колу фахівців), те це викликало деякий подив.

Разом з тим у процесі випробувань ВПГ-1 виявлено трохи його недоліків. Помітних недоліків методологічного характеру з боку авторів ВПГ-1 не було. Були тільки визначені прорахунки, що стосувалися конструкції першого датчика. Однак переважна більшість недоліків були технологічного характеру. Основні випадки відмовлення ВПГ-1 у роботі були зв'язані з недостатньою якістю виготовлення окремих компонентів приладу.

Датчик ВПГ-1 має визначені переваги перед датчиком "Агротестера". У "Агротестера" чуттєві елементи датчика мають великий розмір. Датчик ВПГ-1 має в кілька разів менший діаметр. Завдяки цьому свердло ВПГ-1 більш легко занурюється в ґрунт на глибину до 1 м, чим датчик "Агротестера". Основний конструктивний недолік датчика ВПГ-1 (недостатня механічна міцність) пізніше був виправлений створенням цільного металевого датчика, захищеного патентом України № 27798 16.10.2000, використаного в новому приладі - ВПГ-4ц.