[實用新型]新型土壤水分測量傳感器

無效

• 申請號: 00233573.5
• 申請日: 2000-05-25
• 公開（公告）號: CN2422643Y
• 公開（公告）日: 2001-03-07
• 發明（設計）人: 王一鳴
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N27/02
• 分類號: G01N27/02
• 代理公司: 中國農業大學專利代理事務所
• 代理人: 張紅蓮

本實用新型涉及一種用于測量土壤容積含水量的傳感器。

農業氣象監測，土壤墑情監測與灌溉預報，智能化灌溉控制系統等農業、水利、生態領域中的土壤水分測量與控制，都需要一種有較高測量精度，穩定性與可靠性高，輸入、輸出特性與實時性均能滿足工程實際要求的土壤水分測量傳感器。已經研制成功的土壤水分測量傳感器和儀表有中子測量土壤水分儀表，時域反射法(TDR)儀表，石膏塊電阻等，這些土壤水分測量傳感器和儀表雖已經成功地應用于科研與生產中，但存在一定的局限性。中子測量土壤水分儀表，由于有放射性源，要求現場測點預埋好放入探管的鋁套管，屏蔽好。否則造成射線泄漏，危害人體健康，污染環境。時域反射法(TDR)土壤水分測量儀可實現快速實時測量，精度高，由于技術實現難度大，因此價格昂貴，例如，目前由美國進口的“TRASE”土壤水分測量系統(TDR法)，售價19100美元。不適合在我國生產中推廣應用。

本實用新型的目的是要提供一種使用性能好，結構簡單，造價低的土壤水分測量傳感器。

為了達到本實用新型的目的所采取的技術方案包括外殼1，線路板4，裝在線路板4上的同軸電纜傳輸線2，與同軸電纜傳輸線2的一端8相連的高頻振蕩器3，安裝在同軸電纜傳輸線2的另一端的中心探頭7及與同軸電纜傳輸線2的屏蔽層相連接的外圍探頭6，其特征在于，線路板4還包括檢波濾波電路，該檢波濾波電路由檢波二極管2AP30E和兩節由電阻、電容組成的П型濾波電路組成；同軸電纜傳輸線2的一端8連接到檢波濾波電路的輸入端11，同軸電纜傳輸線2的另一端9連接到檢波濾波電路的另一輸入端12；

中心探頭7與外殼1之間的連接為螺紋等可拆卸式連接；

外殼1的下部做成一個可拆卸式下蓋10，在該可拆卸式下蓋10的中心嵌有固定套5，中心探頭7通過螺紋連接固定于固定套5中，下蓋10中還嵌有起密封作用的環形銅塊螺母14；三個外圍探頭6與中心探頭7平行固定在下蓋10上，地線環13將三個外圍探頭6連為一體；中心探頭7比外圍探頭6長。

外殼1、下蓋10由塑料制成，固定套5的材料為銅，中心探頭7和外圍探頭6的材料為不銹鋼。

本實用新型的主要優點是：造價低，測量適用范圍廣，動態響應快。

圖1為本實用新型土壤水分測量傳感器系統組成圖。

圖2為本實用新型土壤水分測量傳感器結構示意圖

圖3為本實用新型土壤水分測量傳感器的檢波濾波電路圖。

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

如圖1所示，1為高頻振蕩器，2為同軸電纜傳輸線，7為中心探頭，6為三根外圍探頭。高頻振蕩器1連接到同軸電纜傳輸線2的一端8。探頭由四根不銹鋼棒組成，外圍探頭6通過地線環13連接到同軸電纜傳輸線2的屏蔽層，中心探頭7的一端連接到同軸電纜傳輸線的內層信號線端9。

如圖2所示，1為外殼，7為中心探頭，6為外圍探頭，4為線路板，14為起密封作用的環形銅塊螺母，13為短路三根外圍探頭6的地線環，10為可拆卸式下蓋，5為嵌在下蓋10中的固定套，15為四芯導線。為了適應不同測量范圍，中心探頭7的長度分別為6厘米、10厘米、15厘米、20厘米，直徑為6毫米，它通過螺紋連接固定在固定套5上，三根外圍探頭6的長度均為3厘米。固定套5和環形銅塊螺母14的采用使用戶能根據測量土層深度要求方便地選擇合適長度的中心探頭。

線路板4由高頻振蕩器1、同軸電纜傳輸線2和檢波濾波電路組成，檢波濾波電路如圖3所示，它由檢波二極管2AP30E和兩節由電阻、電容組成的П型濾波電路組成。

四芯導線15的兩芯導線分別連接直流電源的+12V和地兩端，另外兩芯導線分別連接圖3檢波濾波電路的a端和b端，作為直流信號電壓的輸出端。四芯導線的另一端連接專用儀表或數據采集器。

傳感器供電電源為電壓5-12V，電流40-80mA的直流電源或電池。

圖1中同軸電纜傳輸線2的8端連接到圖3中的檢波濾波電路的輸入端11，同軸電纜傳輸線2的9端連接到圖3檢波濾波電路的另一輸入端12。檢波濾波電路的輸出直流電壓Vab表示土壤容積含水量。

對于淺層土壤(20厘米深度以內)，用戶選擇合適長度的中心探頭，安裝好后，將傳感器垂直插入待測土壤中，將信號輸出電纜接至測量儀表或數據采集器，顯示土壤容積含水量。對于深層土壤(20厘米深度以上)，選擇工作長度為6厘米的中心探頭，安裝好后，將傳感器埋入預測量位置，將信號輸出電纜接至測量儀表或數據采集器即可進行連續定位測量。