[發明專利]一種無土栽培基質含水量、電導率檢測方法及其傳感器

無效

• 申請號: 201110447410.7
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102435645A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 張西良;李萍萍;趙麗娟;吳凱;路欣;盛慶元;胡永光
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22;G01R27/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種無土栽培基質含水量、電導率檢測方法，其特征在于，將電容接入電路中，電容變化引起頻率變化，通過測定頻率的變化值得到基質含水量，測量低頻激勵頻電容傳感器測量其阻抗變化得到電導率，其具體步驟為：采用低頻激勵基質電容傳感器，測量電容值，利用精密電阻分解介電常數的虛部，得到基質的電導率；采用高頻工作頻率，測量電容值，得到基質含水量；?

復介電常數表示為：????????????????????????????????????????????????，實部表示理想情況下的等效介電常數，虛部表示電導等因素引起的電磁能量的損耗。

2.根據權利要求1所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測方法，其特征在于，測量基質含水量時結合電導率的測量結果，對含水量測量值進行校正，其校正過程是用BP神經網絡仿真函數，將電導率和含水量的檢測值、含水量的真實值作為訓練樣本得到補償函數。

3.一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，包括電源模塊、極性傳感器探針、電導率激勵模塊、含水量信號調理電路、電導率信號調理電路和單片機模塊，并絕緣封裝在殼體中；所述電導率激勵模塊、含水量信號調理電路、電導率調理電路和單片機模塊由電源模塊供電；所述含水量信號調理電路和電導率信號調理電路的輸入分別與所述極性傳感器探針連接，其輸出分別與所述單片機模塊連接；所述電導率激勵模塊分別與單片機模塊和電導率信號調理電路連接；所述單片機控制所述含水量信號調理電路和電導率信號調理電路采用不同工作頻率分時工作。

4.根據權利要求3所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，所述單片機模塊具有無線通訊功能，可進行無線收發數據，具有8路轉換位可選的8-14位ADC，直接對信號調理電路的電壓信號進行采集、處理和傳輸；所述單片機模塊在含水量測量值信號處理過程中，根據檢測到的電導率的值，依據線性補償方法，對含水量測量值進行校正。

5.根據權利要求3所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，所述極性傳感器探針由支架（1）、螺母（2）、第一探針（3）、螺母（4）、第二探針（5）組成；所述第一探針（3）、第二探針（5）材料為不銹鋼，長度為30mm-50mm，其之間留有間隔，組成為電容傳感器的兩個電極；所述第一探針（3）、第二探針（5）分別固定在支架（1）上。

6.根據權利要求3所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，所述含水量的測量工作頻率在20MHz，由LC振蕩電路產生；基質電導率測量交流激勵信號頻率在200Hz?。

7.根據權利要求3所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，所述含水量信號調理包括前端振蕩電路、頻率發生器、乘法混頻器、限幅放大器、鑒頻器和低通濾波器；所述前端振蕩電路為由基質含水量決定的電容和振蕩器組成一個的調頻電路，輸出可變的頻率信號，所述頻率發生器產生固定的頻率信號；所述前端振蕩電路產生的可變頻率信號通過乘法混頻器與頻率發生器產生的固定的頻率信號進行差頻，差頻后的頻率信號經過限幅放大器、鑒頻器和低通濾波器輸出到所述單片機模塊的穩定電壓信號。

8.根據權利要求3所述的一種無土栽培基質含水量、電導率檢測傳感器，其特征在于，所述電導率信號調理電路由低通濾波器、作為采樣元件的精密電阻和檢波電路組成；電導率激勵模塊提供的交流激勵電源信號通過精密電阻接在電容的極性探針上，在精密電阻兩端取樣，取樣信號經過全波整流平均值電路檢波電路，將交流信號轉化為可供所述單片機模塊采集的直流信號。