本實用新型專利技術提供了一種測量土壤含水量和溫度的裝置。該裝置包括：含水量檢測探頭；振蕩器，其產生高頻交流電流；水分檢測單元，其前端連接至含水量檢測探頭，利用高頻交流電流，獲得包含土壤含水量信息的電壓信號；信號提取單元，其提取包含土壤含水量信息的電壓信號；以及溫度檢測單元，其檢測土壤的溫度；其中，振蕩器、水分檢測單元、信號提取單元和溫度檢測單元集成于一PCB板上。本實用新型專利技術集成了土壤含水量和溫度兩項功能，更加貼近于應用實際；同時，各個組成部分簡單、有效，制造成本低，后期維護也比較方便。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及土壤物性檢測領域，尤其涉及一種測量土壤含水量和溫度的裝置。
技術介紹
土壤含水量的測量在諸多方面有積極意義，例如對黃河三角洲等特殊地帶土壤的科學研宄，現代農業的灌溉等。常見的測量體積含水量的方法有好幾種，其中一種廣為使用的技術是通過測量介電常數。水的介電常數大約為80，土壤中其他成分的介電常數大約為4，空氣的介電常數是1，改變土壤中水分的含量就會導致土壤介電常數改變，根據介電常數與體積含水量的關系即可得到體積含水量。當前市場上有很多類似功能的測量裝置，但是往往都較為昂貴和笨重，或者功能單一，精度較高的測量裝置其技術實現也比較復雜，而且，他們往往功耗較大，無法長期至于田間野外持續測量。
技術實現思路
(一 )要解決的技術問題鑒于上述技術問題，本技術提供了一種簡單、有效，并且功耗較小的測量土壤含水量和溫度的裝置。( 二 )技術方案本技術測量土壤含水量和溫度的裝置包括:含水量檢測探頭；振蕩器，其產生高頻交流電流；水分檢測單元，其前端連接至含水量檢測探頭，利用高頻交流電流，獲得包含土壤含水量信息的電壓信號；信號提取單元，其提取包含土壤含水量信息的電壓信號；以及溫度檢測單元，其檢測土壤的溫度；其中，振蕩器、水分檢測單元、信號提取單元和溫度檢測單元集成于一 PCB板上。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置中，含水量檢測探頭為三針不銹鋼探頭，其等效為具有兩電極-第一電極和第二電極，的電容；該電容在高頻交流電流的作用下等效為電阻。優選地，高頻交流電流的頻率為100MHz。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置中，水分檢測單元包括:分壓電阻Rl和隔離耦合電容Cl ;其中，分壓電阻Rl的一端連接至振蕩器的輸出端，另一端通過隔離耦合電容Cl連接至三針不銹鋼探頭的第一電極；三針不銹鋼探頭插入待測土壤中，在分壓電阻Rl的兩端提取出包含土壤含水量信息的電壓信號。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置中，溫度檢測單元包括:第二電阻R2、第二電容C2、第三電阻R3和熱敏電阻RT ;其中，第二電阻R2的第一端連接至直流電壓，其第二端連接至第二電容C2、第三電阻R3和熱敏電阻RT的第二端，作為溫度檢測單元的信號輸出端；第二電容C2、第三電阻R3和熱敏電阻RT的第一端共同連接至地；由熱敏電阻RT探測土壤溫度，包含溫度信息的電壓信號由溫度檢測單元的信號輸出端輸出。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置還包括:主控芯片，其具有兩個模擬采集通道，其中一個模擬采集通道采集信號提取模塊提取的包含土壤含水量信息的電壓信號，另一個模擬采集通道采集溫度檢測單元輸出的包含溫度信息的電壓信號。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置中，主控芯片為8位單片機，其具有一控制振蕩器工作狀態的引腳。當引腳為高電平時，振蕩器工作，該裝置采集土壤數據；當引腳為低電平時，振蕩器不工作，該裝置處于最低功耗狀態。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置還包括:輸出單元，其包括若干電阻、電容和集成運放，由電阻和電容組成積分電路，將不同占空比的矩形波轉換為恒定的直流電壓，并經由集成運放和電阻組成的電壓跟隨器輸出。優選地，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置還包括:電源模塊，其為振蕩器、水分檢測單元和溫度檢測單元提供工作電壓。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本技術測量土壤含水量和溫度的裝置具有以下有益效果:(I)集成了土壤含水量和溫度兩項功能，更加貼近于應用實際；(2)各個組成部分簡單、有效，制造成本低，后期維護也比較方便。【附圖說明】圖1為根據本技術實施例測量土壤含水量和溫度的裝置的結構示意圖；圖2為圖1所示裝置中土壤含水量測量模塊的電路圖；圖3為圖1所示裝置中溫度檢測單元的電路圖。【具體實施方式】本技術提供一種同時具備土壤含水量測量和土壤溫度測量兩種功能的裝置，其具有低功耗、低成本的優點，適用于長期的野外測量。為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本技術進一步詳細說明。需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現方式，均為所屬
中普通技術人員所知的形式，將不再詳細說明。在本專利技術的第一個示例性實施例中，提供了一種測量土壤含水量和溫度的裝置。圖1為根據本技術實施例測量土壤含水量和溫度的裝置的結構示意圖。如圖1所示，本實施例測量土壤含水量和溫度的裝置包括:三針不銹鋼探頭、電源模塊、主控芯片、振蕩器、水分檢測單元、信號提取單元、溫度檢測單元和信號輸出單元。其中，除了三針不銹鋼探頭之外，電源模塊、主控芯片、振蕩器、水分檢測單元、信號提取單元、溫度檢測單元和信號輸出單元均集成于一塊矩形的PCB電路板上。PCB電路板由環氧樹脂材料密封。以下分別對本實施例測量土壤含水量和溫度的裝置的各個組成部分進行詳細描述。電源模塊為整個電路，包括:信號提取單元、主控芯片和信號輸出單元等，提供穩定、無紋波的工作電壓，其包括恒壓芯片、電容、電感等元器件。振蕩器產生10MHz的高頻交流電流，高頻電流進入水分檢測單元，作用于三針不銹鋼探頭，產生與所測土壤含水量相對應的電壓信號。三針不銹鋼探頭固定于矩形PCB板上，后端連接至水分檢測單元。三針不銹鋼探頭、振蕩器和水分檢測單元共同組成土壤含水量測量模塊。圖2為圖1所示裝置中土壤含水量測量模塊的電路圖。如圖2所示，振蕩器J提供10MHz的高頻交流電流。三針不銹鋼探頭在土壤中等效為一個具有兩電極-第一電極和第二電極，的電容。其中，第二電極連接至地。并且，在高頻交流電流作用下，上述電容等效為電阻，該電阻值隨著土壤含水量的變化而變化。如圖2所示，水分檢測單元包括:分壓電阻Rl和當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種測量土壤含水量和溫度的裝置，其特征在于，包括：含水量檢測探頭；振蕩器，其產生高頻交流電流；水分檢測單元，其前端連接至含水量檢測探頭，利用所述高頻交流電流，獲得包含土壤含水量信息的電壓信號；信號提取單元，其提取所述包含土壤含水量信息的電壓信號；溫度檢測單元，其檢測土壤的溫度；以及其中，所述振蕩器、水分檢測單元、信號提取單元和溫度檢測單元集成于一PCB板上。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王志勇，丁時棟，李貴柯，吳南健，趙柏秦，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：新型
國別省市：北京;11
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