孙 权，张建丰，张 杰，曾 辉，胡克林，刘 刚

·研究速报·

自动双环入渗仪设计与试验

孙 权1,2，张建丰3，张 杰1，曾 辉1，胡克林1，刘 刚1※

（1. 中国农业大学土地科学与技术学院，北京 100193；2. 南宁市农业农村局，南宁 530000；3. 西安理工大学水利水电学院，西安 710048）

为克服传统双环入渗仪的供水不稳定、读取和记录数据工作量大的问题，该文基于定水头法测量导水率的原理，设计了一种高效的自动双环入渗仪。该入渗仪采用非接触式电容感应液位传感器来监测内环和外环内的水位（精度<1.5 mm）；将激光测距传感器（精度<1 mm）安装在圆柱形蓄水器的顶部，以连续自动监测供水量；高精度液位控制系统与电磁阀组合以保持恒定水头。通过理论分析，增大蓄水器中的液面与双环中的液面之间的压力差，可使自动双环入渗仪的初始供水速率远高于马氏瓶的初始供水速率。自动双环入渗仪的精度和可靠性试验于2019年7月至2019年10月在中国农业大学绿苑试验场进行，并进行了该自动双环入渗仪和传统双环入渗仪之间的比较。试验结果显示，在选定土壤的稳定入渗阶段，用马氏瓶测量的稳定入渗速率为0.068 5 cm/min，该自动双环入渗仪的稳定入渗速率为0.068 7 cm/min，自动双环入渗仪实测数据与Philip的理论入渗模型计算结果吻合（2>0.99）。结果表明，该自动双环入渗仪的自动化测量结果可靠，对今后土壤水分入渗过程研究提供了更加高效的手段。

土壤；水分；双环入渗仪；激光传感器模块；非接触式液位传感器；电磁阀

0 引 言

土壤导水率是控制水分入渗和地表径流及污染物向地下水迁移的土壤基本物理性质之一[1]，其大小有时在空间上差别很大[2-3]。确定田间尺度上的土壤导水率，需要大量的试验测量[4]。双环入渗仪是田间原位测量土壤入渗情况的常用试验装置。该装置使用定水头法测量土壤入渗，在测量期间要保持恒定水头且必须记录入渗水量随时间的变化。获得一次可靠的饱和导水率测量可能需要几天的时间[5]，特别是同时监测多个原位测试点，测量过程繁琐且耗时。为了减小测量过程中的劳动强度，研究双环入渗仪测量过程的自动化非常有价值。

Casey等[6]首次使用差动传感器自动测量马氏瓶液位，单个差动传感器安装在渗透仪储液器的底部，另一端通过管道连接到马氏瓶的顶部空间。使用马氏瓶测量，存在2个缺陷：1）因田间地面不平，难以精确调整马氏瓶发泡口高度与环内所需恒定水头到同一水平面，同时也难以精确统一内环与外环之间的液面高度；2）马氏瓶维持恒定水头的原理是马氏瓶发泡口与环内液位构成的连通器（连通器原理），供水速率由环内液面下降与马氏瓶发泡口之间的微小液位差决定，往往在土壤入渗的初始阶段，马氏瓶的供水速率会低于土壤的入渗速率，因此，不能保证环内的恒定水头。最早的改进工作之一由Constantz等[7]完成，他们将压力传感器连接到马氏瓶的顶部，通过气体压强的变化来测量流量，但该方法需要在内环和外环中手动控制液位，无法达到自动化。为了提高供水流量的测量精度，Ankeny等[8]对该装置改进，通过2个压力传感器之间的压力差来计算马氏瓶中液位随时间的变化，一个压力传感器位于马氏瓶顶部，另一个位于马氏瓶底部，但同样存在上述问题。Matula等[9]开发了一种用于恒定水头测试的半自动化测量系统，该系统需要2个水容器，分别用于内环和外环供水，内环中的液位通过浮子和光敏晶体管来控制，但需要手动记录时间，也未实现自动化。Prieksat等[10]基于前人的工作[7,9]，使用压力传感器来确定马氏瓶的供水流量，采用数据记录仪记录数据，通过调节马氏瓶发泡口高度可将恒定水头精确到±1 mm，但仍存在上述的2个缺陷。Maheshwari[11]开发了一种自动双环入渗仪，该设计采用2个电极接触式液位传感器（用于保持内环和外环恒定水头）、电容式水位传感器（用于计量蓄水罐对双环的供水量）、电磁阀和12 V电池（用于为电磁阀供电），电脑控制阀门并从传感器收集数据。但该装置需要液位变化5 mm以上才会触发该电极接触式液位传感器开关，精度较低。Milla等[12]使用红外液位测量传感器系统（安装在外环或马氏瓶上）测量液位随时间的变化，但未摆脱使用马氏瓶。Lazarovitch等[13]开发的半自动恒定水头单环入渗仪，通过使用悬挂的S型称重传感器连续称重蓄水池来测量流量，但单环不能保证水分垂直一维入渗。Arriaga等[14]利用连接到数据记录器的小型压力传感器来自动采集数据，但该系统需操作员集中精力维持内环和外环的液位一致，并根据需要重新补水。Ong等[15]通过使用压力传感器、微控制器、开源电子设备组合的自动化设备和安装在马氏瓶上的压力传感器测量测试期间的水量，同样使用了马氏瓶。Fatehnia等[16]利用霍尔效用传感器、蠕动泵、液位传感器和恒定水平浮阀开发的自动双环入渗仪，在入渗速率较大的土壤中需要另加蠕动泵，同时采用的液位传感器电阻易受温度的影响。除此之外，诸如BEST之类的简化方法的优点是它们的简单性和廉价性[17-18]，但测量结果不可靠。

双环自动化发展过程经历了使用接触式、压力式、电阻式和电容式液位传感器的过程。由于水接触式电容或电阻深度计对水质敏感并易受腐蚀，导致过度维护和校准，从而导致结果不准确。Casey等[6-8,10,12,15]开发的自动入渗仪都使用马氏瓶作为供水源，在田间使用马氏瓶测量土壤入渗速率具有一定的局限性。基于上述问题，本研究设计的自动双环入渗仪采用液位控制系统和双环一体化组合结构，从根本上解决传统马氏瓶供水速率低、马氏瓶与双环入渗仪配合使用时难以精确确定双环所需的恒定水头以及难以统一内外环液位高度等问题，采用激光测距传感器解决入渗水量的自动记录。该设计可为今后土壤水分入渗的过程研究提供更加高效的手段，非接触式传感器的使用为自动双环入渗仪的设计提供了新的思路。

1 自动双环入渗仪整体结构与工作原理

1.1 整体结构

本文根据定水头法测量土壤导水率的原理，设计了一种自动记录、自动保持液位平衡、初始供水速率大的自动双环入渗仪。该自动双环入渗仪主要由非接触式液体感应电容液位传感器、圆柱形水容器、带串口调试软件的激光测距传感器模块、电磁阀、12 V电源、笔记本电脑等组成。圆柱形水容器作为供水源；激光测距传感器与笔记本电脑配套使用，能代替人工读数完成数据采集；液位传感器、液位控制器和电磁阀配套使用能保持双环液位恒定。整体结构如图1所示，主要结构参数如表1所示。

1.2 工作原理

传统双环入渗仪采用马氏瓶保持恒定水头测量饱和导水率，马氏瓶利用连通器原理维持恒定水头，如图2a。随着环内水分的入渗，环内液面与马氏瓶发泡口产生微小液位差，导致马氏瓶发泡口与环内液面形成压强差。该压强差提供马氏瓶的供水动力。根据液体压强公式有：

∆1=(12)（1）

式中∆1是马氏瓶发泡口与环内液面形成的压强差，Pa；是水的密度，g/cm3；是重力加速度，m/s2；1是发泡口离地表参考平面的距离，m；2是传统双环入渗仪的环内液面离地表参考平面的高度，m；2围绕恒定水头动态波动[10]。

1.激光测距传感器 2.泡沫塑料浮 3.电磁阀 4.液位控制器 5.液位传感器 6.电源 7.圆柱形水容器 8.内环 9.外环1.Laser range sensor 2.Foam plastic float 3.Solenoid valve 4.Liquid level controller 5.Liquid level sensor 6.Power 7.Cylindrical water container 8.Inner ring 9.Outer ring

表1 自动双环入渗仪的主要结构参数

本自动双环入渗仪采用非接触式感应电容液位控制器与电磁阀维持恒定水头，利用圆柱形水容器蓄水，从而增大供水动力，即增大圆柱形水容器的蓄水液面与环内液面形成的压强差，如图2b。根据液体压强公式有：

∆2=(3) （2）

式中∆2是圆柱形水容器的蓄水液面与环内液面形成的压强差，Pa；是圆柱形水容器的液面相对于地表参考平面的高度，m；3是自动双环入渗仪的环内液面离地表参考平面的高度，m；3围绕恒定水头动态波动。在利用传统马氏瓶与本自动双环入渗仪维持同一恒定水头时，因为2、3均围绕恒定水头动态变化，即2=3，又（1-2）很微小，则1-3>>1-2，即∆2>>∆1。因此，该自动双环入渗仪的供水速率远远大于传统马氏瓶的供水速率。

在使用传统马氏瓶保持双环入渗仪恒定水头时，需要调节马氏瓶发泡口与环内液面到同一水平面（图2a）。由于田间地面不平、马氏瓶与双环入渗仪的位置独立，很难调节马氏瓶发泡口与双环入渗仪环内液面到同一水平面，即很难精确调节环内液面至所需恒定水头。本双环与非接触式液位传感器的一体化设计，液位控制器结合电磁阀保持恒定水头，可上下调节液位传感器至所需恒定水头（图2b）。

1.马氏瓶 2.马氏瓶发泡口 3.环内液面 4.圆柱形水容器 5.泡沫塑料浮 6.激光测距传感器 7.参考平面 8.内环 9.外环1.Mariotte reservoir 2.Foam end of Mariotte reservoir 3.Liquid level of inner ring 4.Cylindrical water container 5.Foam plastic float 6.Laser range sensor 7.Reference plane 8.Inner ring 9.Outer ring

注：为圆柱形水容器的液面相对于地表参考平面的高度，m；0为激光传感器到圆柱形水容器的液面距离，m;1为发泡口离地表参考平面的距离，m；2为传统双环入渗仪的环内液面离地表参考平面的高度，m;3为自动双环入渗仪的环内液面离地表参考平面的高度，m。

Note:is the height of the liquid surface of the cylindrical water reservoir relative to the ground reference plane, m;0is the distance from the laser sensor to the liquid surface of the cylindrical water reservoir, m;1is the distance of the foaming port from the surface reference plane, m ;2is the height of the liquid level in the ring of the traditional double-ring infiltrometer from the ground reference plane, m;3is the height of the liquid level in the ring of the traditional double-ring infiltrometer from the ground reference plane, m.

图2 双环入渗仪工作原理示意图

Fig.2 Schematic diagram of working principle of double-ring infiltrometer

2 关键部件设计

2.1 圆柱形双环

2.1.1 双环尺寸选择依据

ASTM(American Standard Test Method）双环入渗仪装置包括开放的内外同心金属环[19]。研究表明，内外环的尺寸对饱和导水率测量有影响，尺寸较小的入渗仪通常会高估入渗速率，并且提出了几个双环的参考尺寸。Swartzendruber等[20]在沙土的研究发现，外环和内环半径分别为60和50 cm的入渗测量结果最令人满意。Ahuja等[21]研究表明外环直径为90 cm、内环直径为30 cm时能够消除侧向流的影响，促进水分向下垂直一维入渗。Bouwer等[22]建议，应使用至少100 cm的直径才能精确测量土壤的饱和导水率。Youngs[23]得出结论，当内环尺寸至少为15 cm时，不同位置的测量结果差异性较小。Lai等[24]研究表明，内环直径大于80 cm才能获得可靠原位测量的饱和导水率结果。Fatehnia等[25]还考虑了积水头、双环插入土壤深度、土壤初始含水量和土壤类型对稳定入渗速率的影响。Milla[12]的研究表明，使用15～30 cm内环直径测量的结果较好且方法相对简单，可以反映土壤入渗变化等有价值的信息。因此，为简化操作，本研究参考Milla[12]的结论，采用内环和外环直径分别为17.6和30 cm（外环为直径30 cm的圆桶，内环由直径17.6 cm的化工罐切割而成）。

2.1.2 一体式双环设计

双环入渗仪在入土的过程中均会破坏土壤结构，环壁和土壤之间会出现优先流路径[26]。因此，选择由0.1 cm厚的镀锌铁皮制成的内外环，将它们插入地面时阻力小，对土壤表面不会产生较大的扰动。内环在距离底部2 cm处打一个直径为1 cm的圆孔，外环在距离底部2 cm处打2个直径为1 cm的圆孔。内环的圆孔通过孔径为1 cm的直通管与外环的一个圆孔相连，外环上的2个孔分别装上孔径为1.2 cm的L型直角弯头，直角弯头接上外径1.2 cm、壁厚0.1 cm的有机玻璃管（本试验采用的液位传感器在管道外径1～2 cm范围内，能够感应到的最大管壁厚度的范围是（1.5±0.5） mm[27]）。开孔处与内外环连接管相连时，环的2面必须加装橡胶垫，拧紧螺帽以防止漏水，如图3所示。

1.内环 2.外环 3.内外环连接管

2.2 非接触式感应电容液位控制器

非接触式液位控制器由XKC-Y26-V液位传感器探头（以下简称液位传感器）[28]与C352控制器组合而成，液位传感器可间隔非金属容器感应液位的变化，从而控制电磁阀的开闭，安装简易且不影响液面。该液位传感器利用水的感应电容来检测液体的存在，当液位达到感应点时，液位控制器关闭电磁阀；当液位离开感应点时，液位控制器打开电磁阀。

2个液位传感器（内环和外环各一个）用于保持内环和外环中适当的水头。液位传感器装在外径1.2 cm、壁厚0.1 cm和长8 cm的有机玻璃管上，液位传感器高度可根据水头需要上下调节（如图4所示）。将2个液位传感器设定在同一恒定水头，当液位低于此高度时，液位传感器给控制器发送信号，打开电磁阀给环内供水；当液位高于此高度时，液位传感器给控制器发送信号，关闭电磁阀，停止向环内供水。由于此传感器灵敏度较高（液位误差<1.5 mm），可将系统的水头近似为恒定水头。

1.外环 2.液位传感器

2.3 激光测距传感器

入渗测量期间液位高度的下降由激光测距传感器来测定。激光测距传感器直接与笔记本电脑相连，在笔记本电脑上通过串口调试软件实时监测并记录圆柱形水容器液位随时间的变化。该激光测距传感器包含一个激光发射器和一个大表面积光敏探测器，支持USB通信和WINDOWS操作系统，采用 USB接口供电，测量范围0.03～80 m，测量精度±1 mm。二级激光，功率小于1 mW；在10 m处的光斑直径约为6 mm；可在-20～70 ℃的温度范围工作。整个传感器体积小，质量轻（约60 g），其安装如图5所示。

2.4 电磁阀

电磁阀为正泰常闭DC12 V，线圈功率14 W，接管口径为9.5 mm。采用12 V铅酸蓄电池供电。电磁阀根据水流方向安装在供水端和出水端。因电磁阀需要水平安放，因此内外环供水电磁阀安装在同一平整木板上。

3 田间试验

3.1 试验设计

野外测试试验在中国农业大学绿苑试验田进行，用100 cm3环刀在试验点垂直剖面0～30 cm深度每隔5 cm分层取土样，采用烘干法分别测定土壤容重ρ（g/cm3）和初始体积含水率0(cm3/cm3)。用激光粒度仪（马尔文激光粒度仪Mastersizer2000）测定土壤颗粒粒径分布。土壤质地为砂壤土，基本物理性质见表2。土壤孔隙度（cm3/cm3）由ρ（g/cm3）计算，假定土壤颗粒密度为2.65 g/cm3。假设土壤饱和含水量θ（cm3/cm3）与一致[29-31]。考虑到在田间尺度上0和ρ的空间变异性[32]，各参数值为测试结果的平均值。

表2 不同深度土壤基本物理特性参数

为检验本自动双环入渗仪保持恒定水头的可靠性，试验使用同样大小的双环，原位测量土壤稳定入渗阶段的累积入渗量随时间的变化。为充分保证土壤达到稳定入渗阶段，利用自动双环入渗仪保持恒定水头入渗7 h后，使用马氏瓶供水2 h并人工记录数据，再用自动双环入渗仪供水，保持同样恒定水头，自动记录数据，保证2种方法原位测量条件相同。

3.2 试验结果与分析

3.2.1 土壤初始入渗阶段的测量结果对比

测量结果如图6所示。由图6可知，在入渗的初始阶段，自动双环入渗仪的供水速率远远高于马氏瓶的供水速率，能测量到土壤入渗初始阶段较高的入渗速率。在田间使用马氏瓶保持恒定水头时，由于土壤初始入渗速率很高（特别在土壤吸力很大或存在大孔隙时），马氏瓶供水速率往往会低于土壤的初始入渗速率，即会出现环内液面逐渐下降的过程。环内液面逐渐下降，与马氏瓶发泡口的液位差逐渐增大，导致马氏瓶的供水速率逐渐增大，即测得的土壤入渗速率在初始阶段逐渐增大，该阶段测得的土壤入渗速率不能表征土壤的实际入渗速率。随着入渗的进行，入渗速率逐渐变小，当低于马氏瓶的供水速率时，环内的液面逐渐上升到马氏瓶发泡口附近，此刻开始马氏瓶的水量变化才表征土壤的入渗情况。

图6 初始入渗阶段马氏瓶与自动双环入渗仪测量结果对比

3.2.2 稳定入渗阶段的测量结果比较

在土壤稳定入渗状态阶段，土壤入渗速率相对初始入渗速率小很多，因此马氏瓶的供水速率能满足土壤入渗的需要。该入渗阶段土壤累积入渗量随时间的变化关系满足一元一次方程，即

=（3）

式中是累积入渗量，cm；是入渗历时，min；是土壤稳定入渗速率，cm/min。

在稳定入渗阶段，使用常规马氏瓶维持恒定水头（人工记录数据）测量了125 min，然后再用自动双环入渗仪维持恒定水头（自动采集并记录数据）测量了125 min。结果如图7所示。由图7可知，马氏瓶测量结果的曲线斜率为0.068 5，即稳定入渗速率为0.068 5 cm/min，自动双环入渗仪的曲线斜率为0.068 7，即稳定入渗速率为0.068 7 cm/min，二者2均在0.99以上。自动双环入渗仪在实现自动化测量的同时，与马氏瓶在土壤稳定入渗阶段的测量结果一致，证明该自动双环入渗仪的精度可靠。

图7 稳定入渗阶段马氏瓶与自动双环入渗仪测量结果对比

3.2.3 Philip入渗模型校验

Philip入渗模型在田间入渗试验中得到了很好的验证[33]。因此，本文引入Philip入渗模型校验该自动双环入渗仪的测量数据质量，Philip入渗模型可表示为[34]

()0.5（4）

式中为土壤吸渗率，cm/min0.5。图8为双环入渗仪田间测试的结果。Philip入渗模型拟合结果表明：该自动双环入渗仪测得的土壤累积入渗量随时间的变化能很好地满足Philip入渗模型，20.99。因此，该自动双环入渗仪测得的数据是可靠的，对传统双环入渗仪有改进价值。

图8 累积入渗量

4 讨 论

马氏瓶保持恒定水头是相对的。使用马氏瓶供水时，环内液面随着入渗的进行与发泡口有一定液位差时，才会激发马氏瓶供水，供水达到平衡时，马氏瓶停止供水一段时间，当环内液面与发泡口再存在一定液位差时，又激发马氏瓶供水，即马氏瓶保持恒定水头是相对的。Prieksat等[10]在使用马氏瓶时发现调节马氏瓶发泡口高度可将恒定水头精确到±1 mm。Maheshwari[11]采用电极传感器控制电磁阀是否供水来保持恒定水头，该传感器上下电极之间的距离是5 mm。本文自动双环入渗仪的液位传感器利用水的感应电容来检测液体的存在，反应灵敏，液位误差在1.5 mm以内，可近似一个恒定水头，相对Maheshwari采用的电极传感器误差更小。

在田间使用马氏瓶保持恒定水头时，由于土壤初始入渗速率很高，马氏瓶供水速率往往会低于土壤的初始入渗速率。该自动双环入渗仪利用液位控制器结合电磁阀保持液位恒定，充分利用水的重力势能，提高了圆柱形水容器的蓄水液位与环内液位之间的液位差。在初始入渗阶段，圆柱形水容器的液位高，可提供足够的供水速率来保持环内的恒定水头，满足测量的需要。

该自动双环入渗仪采用液位传感器以及测量水量变化的激光测距传感器，不必与液体直接接触，不会受到腐蚀性液体的腐蚀，不受水垢等杂物影响，不受磁场、压力等特殊环境影响，不需要接触液体，不污染水源，稳定性高，灵敏度高（液位传感器误差<1.5 mm，激光测距传感器误差<1 mm），抗干扰能力强，使用寿命长，因此无需反复校准传感器。液位传感器与双环的一体化设计，可方便快捷地调节至所需恒定水头，避免了因田间地面不平恒定水头难以精确调节的问题。通过原位测量土壤稳定入渗阶段的累积入渗量表明该自动双环仪与马氏瓶的测量效果一致，测量精度高。

5 结 论

1）本研究利用高精度液位传感器控制系统与电磁阀结合来保持水头恒定，利用激光测距传感器测量水量变化，该自动双环入渗仪实现了从土壤入渗初始阶段到稳定阶段的连续自动测量，率先将非接触式感应电容液位传感器应用于自动双环入渗仪。

2）内外环与非接触式液体感应电容液位传感器（精度<1.5 mm）的一体式设计解决了难以精确确定恒定水头的问题，解决了在入渗初始阶段马氏瓶供水速率低于土壤入渗速率的问题。

3）该自动双环入渗仪测量的稳定入渗速率与马氏瓶的测量结果一致；测量的数据质量能够很好地满足Philip入渗模型，R均大于0.99。

在今后开发自动双环入渗仪时，可考虑使用其他非接触式的传感器。围绕供水系统、恒定水头控制系统和自动记录系统3个方面开展研究，供水系统主要解决供水量与供水速率2方面问题，恒定水头控制系统和自动记录系统可在提高精度方面做进一步优化，同时可探索在极低水头时饱和导水率的测定。

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Design and experiment of automatic double-ring infiltrometer

Sun Quan1,2, Zhang Jianfeng3, Zhang Jie1, Zeng Hui1, Hu Kelin1, Liu Gang1※

(1.,,100193,; 2.,530000,; 3.,,710048,)

Double-ring infiltrometer is widely used to combine with the Mariotte reservoir for measuring soil hydraulic conductivity. However, there are various kinds of measurement error and shortcomings using the traditional double-ring infiltrometer, particularly on unstable water supply, high labor intense when reading and recording of data. In this study, a new automatic double-ring infiltrometer was designed to improve the measurement precision, while reduce various sorts of errors. A fixed water level method was develop a low-cost and efficient automatic double-ring infiltrometer according to the measuring theory of hydraulic conductivity. The new-developed double-ring infiltrometer was mainly composed of inner (diameter of 17.6 cm) and outer rings(diameter of 30 cm), non-contact liquid induction capacitor level sensor (accuracy <1.5 mm), cylindrical water container, laser range sensor module (accuracy <1 mm), solenoid valve and other components. A non-contact capacitor induction liquid level sensor was selected for monitoring the water level, in order to keep the water level constant inside the both inner and outer ring. A cylindrical water reservoir was served as water source for the container of infiltrometer, and a sensor module with laser range was installed on the top cover of the reservoir. A laptop was connected the laser range sensor module to automatically monitor the volume of water supplied continuously. The combination of the high-precision liquid level control system with the non-contact inductive capacitive liquid level sensor and solenoid valves can be used to maintain a fixed water level in the water reservoir. Therefore, it is possible to increase the pressure difference of liquid level between the water reservoir and the double-ring, and thereby to make the initial rate of water supply in the double-ring infiltrometer much higher than that in the Mariotte reservoir. The new infiltrometer can match the initial rate of water supply, thereby to improve the measuring accuracy of hydraulic conductivity. The accuracy and reliability of the automatic double-ring infiltrometer were verified from July 2019 to October 2019, in the Lüyuan experiment field of China Agricultural University. The experiment was also performed on comparison between the new infiltrometer and the traditional infiltrometer with fixed water level method (double-ring combined with the Mariotte reservoir, collecting data manually). The field experiment results demonstrated that the stable hydraulic conductivity measured by the Mariotte reservoir was 0.068 5 cm/min, and the stable hydraulic conductivity measured by our new automatic double-ring infiltrometer was 0.068 7 cm/min. The data measured by new designed double-ring infiltrometer agreed with the theoretical infiltration model of Philip, where the corresponding2was greater than 0.99. In addition, the new double-ring infiltrometer can continuously and automatically measure the infiltration process, which significantly reduced error caused by traditional double-ring infiltrometer. The new infiltration measurement system can be expected to extend for automatic data sampling with high precision, and low cost, efficient, and easy to use in the field.

soil; moisture; double-ring infiltrometer; laser range sensor module; non-contact liquid level sensor; solenoid valve

孙权，张建丰，张杰，等. 自动双环入渗仪设计与试验[J]. 农业工程学报，2020，36(10)：318-324.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.038 http://www.tcsae.org

Sun Quan, Zhang Jianfeng, Zhang Jie, et al. Design and experiment of automatic double-ring infiltrometer[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(10): 318-324. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.038 http://www.tcsae.org

2019-07-03

2020-04-20

国家自然科学基金项目（41771257）

孙权，主要研究方向为土壤入渗与优先流测量方法。Email：1724573073@qq.com

刘刚，博士，博士生导师，主要从事多孔介质中的能量与质量传递输运过程、溶质和水分的运动规律、热脉冲探针方法的改进研究。Email：liug@cau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.10.038

S152.7+2；S126

A

1002-6819(2020)-10-0318-07