[發明專利]一種土壤水分測量儀器及方法

無效

• 申請號: 200810056482.7
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101216439A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發明（設計）人: 孫宇瑞;王聰穎;楊曄;汪懋華;馬道坤;張慧娟
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N23/00
• 分類號: G01N23/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司
• 代理人: 王朋飛

1.一種土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器包括：

脈沖信號發生器(1)，用于產生第一脈沖信號，并通過同軸傳輸線(4)將其傳輸到測量探針(5)；

所述測量探針(5)，與所述脈沖信號發生器(1)連接，插入待測土壤中，用于在接收所述脈沖信號后在其始端和末端進行反射，分別產生兩路脈沖反射信號；

脈沖檢測電路(3)，與所述測量探針(5)連接，用于對所述測量探針(5)產生的兩路脈沖反射信號進行檢波和采樣，得到采樣后的兩路脈沖反射信號；

微控制單元(7)，與所述脈沖檢測電路(3)連接，用于根據采樣后的兩路脈沖反射信號得到土壤的單位容積含水率。

2.如權利要求1所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，所述脈沖檢測電路(3)包括：

延時電路(17)，與所述微控制單元(7)連接，由微控制單元(7)控制輸出固定延時信號；

脈沖發生電路(18)，與所述延時電路(17)連接，用于將所述固定延時信號觸發后產生第二脈沖信號，所述第二脈沖信號與所述測量探針(5)產生的兩路脈沖反射信號分別疊加，得到疊加后的兩路脈沖信號；

檢波電路(19)，與所述脈沖發生電路(18)連接，用于對疊加后的兩路脈沖信號進行檢波，得到檢波后的兩路脈沖信號；

采樣保持電路(20)，與所述檢波電路(19)連接，在所述延時電路(17)產生固定延時信號的同時，對檢波后的兩路脈沖信號進行采樣，得到采樣后的兩路脈沖信號。

3.如權利要求2所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器還包括與所述微控制單元(7)連接的數據顯示電路(9)，用于顯示微控制單元得到的土壤的單位容積含水率數據。

4.如權利要求3所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器還包括與所述微控制單元(7)連接的數據傳輸電路(10)，用于接收所述微控制單元(7)發送的數據，并將所述數據傳輸到與該數據傳輸電路(10)連接的設備。

5.如權利要求4所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器還包括連接在所述微控制單元(7)和脈沖信號發生器(1)之間的觸發電路(2)，所述觸發電路(2)由所述微控制單元(7)控制，向所述脈沖信號發生器(1)發送觸發信號。

6.如權利要求5所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器還包括連接在所述脈沖檢測電路(3)和微控制單元(7)之間的A/D轉換電路(8)，所述A/D轉換電路(8)將采樣后的兩路脈沖反射信號進行模/數轉換后，發送到所述微控制單元(7)。

7.如權利要求6所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，該儀器還包括電源單元(11)，用于向所述微控制單元(7)、脈沖信號發生器(1)和脈沖檢測電路(3)供電。

8.如權利要求1至7任一項所述的土壤水分測量儀器，其特征在于，所述脈沖信號發生器(1)為開關晶體管。

9.一種土壤水分測量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1：將測量探針(5)插入待測土壤中，啟動測量；

S2：由脈沖信號發生器(1)產生脈沖信號，并通過同軸傳輸線(4)將其傳輸到測量探針(5)，該脈沖信號在測量探針(5)的始端和末端進行反射，分別產生兩路脈沖反射信號；

S3：將所述兩路脈沖反射信號輸出到脈沖檢測電路(3)進行檢波和采樣，得到采樣后的兩路脈沖反射信號；

S4：將采樣后的兩路脈沖反射信號發送到微控制單元(7)，所述微控制單元(7)根據采樣后的兩路脈沖反射信號求出其傳輸時間差，由傳輸時間差得到待測土壤的介電常數，根據所述介電常數得到土壤的單位容積含水率。

10.如權利要求9所述的土壤水分測量方法，其特征在于，在步驟S4中，由傳輸時間差得到待測土壤的介電常數的方法為：

根據公式Ka＝(ct/2L)²求出待測土壤的介電常數Ka，其中c為光速，t為脈沖在測試探針(5)中的傳播時間，L為測試探針(5)的長度。