一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備和方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備與方法，包括土壤濕度變送器主體、底座和多根金屬探針，土壤濕度變送器主體固定安裝在底座上，土壤濕度變送器主體內(nèi)部設(shè)有PCB板，金屬探針固定在底座底部并穿過底座與土壤濕度變送器主體內(nèi)部的PCB板錫焊固定連接，PCB板上設(shè)有溫度傳感器和外部電纜線的焊接孔，外部電纜線一端錫焊在PCB板的焊接孔上，另一端穿過防水電纜護線接頭與上位設(shè)備連接。本發(fā)明專利技術(shù)技術(shù)新穎，工作穩(wěn)定、可靠，測量精度高，適合多種土質(zhì)，不受土壤中化肥和金屬離子的干擾，解決了檢測電極與土壤的接觸電阻、土壤含鹽量以及電極老化對測量的影響，提高檢測穩(wěn)定度和精度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備和方法
本專利技術(shù)涉及一種農(nóng)業(yè)土壤水分檢測設(shè)備和方法，特別是一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備和方法。
技術(shù)介紹
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，目前國內(nèi)亦有多種檢測土壤水含量的方法，其中用得比較多的有稱重法、中子法、γ射線法、土壤水分傳感器法以及時域反射法。這幾種方法中，稱重法是測量土壤水分最普遍的方法，也是標準方法，它的測定步驟繁瑣，使用十分不便；中子法是測定野外土壤水分的獨特方法，它主要由快中子源在土壤中不斷地放射出穿透力很強的快中子，當它和氫原子碰撞時，損失能量最大，但它造價高昂，不適合普通農(nóng)業(yè)應(yīng)用；γ射線法的基本原理是放射性同位素，其衰減度隨著土壤的濕度和深度逐漸增大，該方法很容易受土壤中金屬離子和其他礦物質(zhì)的干擾；土壤水分傳感器其準確性太差，不適應(yīng)多種土壤，且還易受其他礦物質(zhì)的干擾；時域發(fā)射法在現(xiàn)有的土壤檢測中使用最多，通過電磁波在介質(zhì)中傳播，取決于土壤導(dǎo)電率和含水量來判定，判決誤差極大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種農(nóng)業(yè)土壤水分檢測技術(shù)，特別是一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備與方法。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備，它包括土壤濕度變送器主體3、底座4和多根金屬探針5，土壤濕度變送器主體3固定安裝在底座4上，土壤濕度變送器主體3內(nèi)部設(shè)有PCB板，金屬探針5固定在底座4底部并穿過底座4與土壤濕度變送器主體3內(nèi)部的PCB板6錫焊固定連接，PCB板6上設(shè)有溫度傳感器和外部電纜線1的焊接孔，外部電纜線1一端錫焊在PCB板6的焊接孔上，另一端穿過防水電纜護線接頭2與上位設(shè)備連接。所述的防水電纜護線接頭2與土壤濕度變送器主體3的連接處灌封有環(huán)氧樹脂密封膠。所述的金屬探針5的根數(shù)為三根。一種采用雙頻法檢測土壤含水量的方法，包括以下子步驟：S1：將設(shè)備插入檢測土壤中，金屬探針至少沒入土壤2/3；S2：在雙頻模式下，金屬探針向土壤發(fā)送兩個不同頻率的疊加信號形成交變電場，通過交變電場建立電場信號傳遞模型；S3：根據(jù)兩個不同頻率的信號進入信號傳遞模型引起的變化，計算信號傳遞模型的轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)；S4：根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)值計算出含水土壤的介電常數(shù)；S5：通過水的介電常數(shù)與土壤的介電常數(shù)的差異性計算出土壤含水量；S6：將計算出的數(shù)值存入存儲器，并反饋給上位設(shè)備。所述的子步驟S2和S3的電場信號傳遞模型的模式表達主要是電抗，最主要的參數(shù)是阻抗、感抗和容抗。本專利技術(shù)的有益效果是：該設(shè)備方法技術(shù)新穎，工作穩(wěn)定、可靠，測量精度高，適合多種土質(zhì)，不受土壤中化肥和金屬離子的干擾，解決了檢測電極與土壤的接觸電阻、土壤含鹽量以及電極老化對測量的影響，提高檢測穩(wěn)定度和精度。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的方法流程圖；圖3為本專利技術(shù)的信號傳遞模型結(jié)構(gòu)圖。圖中，1-電纜線，2-防水電纜護線接頭，3-土壤濕度變送器主體，4-底座，5-金屬探針，6-PCB板。具體實施方式下面結(jié)合附圖進一步詳細描述本專利技術(shù)的技術(shù)方案，但本專利技術(shù)的保護范圍不局限于以下所述。如圖1所示，一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備，它包括土壤濕度變送器主體3、底座4和多根金屬探針5，土壤濕度變送器主體3固定安裝在底座4上，土壤濕度變送器主體3內(nèi)部設(shè)有PCB板，金屬探針5固定在底座4底部并穿過底座4與土壤濕度變送器主體3內(nèi)部的PCB板6錫焊固定連接，PCB板6上設(shè)有溫度傳感器和外部電纜線1的焊接孔，外部電纜線1一端錫焊在PCB板6的焊接孔上，另一端穿過防水電纜護線接頭2與上位設(shè)備連接。所述的防水電纜護線接頭2與土壤濕度變送器主體3的連接處灌封有環(huán)氧樹脂密封膠。所述的金屬探針5的根數(shù)為三根。如圖2所示，一種采用雙頻法檢測土壤含水量的方法，包括以下子步驟：S1：將設(shè)備插入檢測土壤中，金屬探針至少沒入土壤2/3；S2：在雙頻模式下，金屬探針向土壤發(fā)送兩個不同頻率的疊加信號形成交變電場，通過交變電場建立電場信號傳遞模型；S3：根據(jù)兩個不同頻率的信號進入信號傳遞模型引起的變化，計算信號傳遞模型的轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)；S4：根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)值計算出含水土壤的介電常數(shù)；S5：通過水的介電常數(shù)與土壤的介電常數(shù)的差異性計算出土壤含水量；S6：將計算出的數(shù)值存入存儲器，并反饋給上位設(shè)備。所述的子步驟S2和S3的電場信號傳遞模型的模式表達主要是電抗，最主要的參數(shù)是阻抗、感抗和容抗。當電極在土壤中形成交變電場時，電極之間就形成了電場信號傳遞模型。如圖3所示，信號傳遞模型可以看做是阻抗、感抗、容抗形成的電路，其中Vi為交流電源，Rs為內(nèi)阻，Lx、Rx、Cx分別為未知的感抗、阻抗和容抗，在具體計算過程中，電容和電感都可以忽略不計。當不同頻率的信號通過這個電場信號傳遞模型后，信號傳輸就會發(fā)生變化，通過兩個不同頻率信號的變化，把信號傳遞模型的阻抗的轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)計算出來。根據(jù)轉(zhuǎn)換矩陣數(shù)據(jù)值計算出含水土壤的介電常數(shù)，通常情況下水的介電常數(shù)與土壤的介電常數(shù)有較大差異，根據(jù)信號傳遞模型的介電常數(shù)差異，就能夠計算出土壤含水量。該方法技術(shù)新穎，工作穩(wěn)定、可靠，測量精度高，適合多種土質(zhì)，不受土壤中化肥和金屬離子的干擾。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種采用雙頻法檢測土壤含水量的設(shè)備，其特征在于：它包括土壤濕度變送器主體（3）、底座（4）和多根金屬探針（5），土壤濕度變送器主體（3）固定安裝在底座（4）上，土壤濕度變送器主體（3）內(nèi)部設(shè)有PCB板，金屬探針（5）固定在底座（4）底部并穿過底座（4）與土壤濕度變送器主體（3）內(nèi)部的PCB板（6）錫焊固定連接，PCB板（6）上設(shè)有溫度傳感器和外部電纜線（1）的焊接孔，外部電纜線（1）一端錫焊在PCB板（6）的焊接孔上，另一端穿過防水電纜護線接頭（2）與上位設(shè)備連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用雙頻法檢測土壤含水量的方法，它包括以下子步驟：S1：將設(shè)備插入檢測土壤中，金屬探針至少沒入土壤2/3；S2：在雙頻模式下，金屬探針向土壤發(fā)送兩個不同頻率的疊加信號形成交變電場，通過交變電場建立電場信號傳遞模型；S3：根據(jù)兩個...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：揭曉波，王弘輝，高崇波，顏海軍，向溶君，馮清華，
申請(專利權(quán))人：成都誠欣然科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51