[發明專利]基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置及其方法

無效

• 申請號: 201310046767.3
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103149241A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 陸寶春;李冬梅;袁先圣;鈐亞麗;張衛
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置，其特征在于：包括傳感模塊、信號預處理模塊和數據采集處理模塊，其中，傳感模塊由方波信號發生器和傳輸線連接構成，信號預處理模塊包括限幅放大電路、直流偏置電路和整形電路；數據采集處理模塊包括微處理器；方波信號發生器產生高頻方波振蕩信號，通過傳輸線將高頻方波振蕩信號傳輸給信號預處理模塊，高頻方波振蕩信號經預處理模塊進行整形預處理，由數據采集處理模塊的微控制器采集方波振蕩信號的頻率，然后根據方波振蕩信號的頻率和土壤介質水分含量之間的關系進行計算，獲得待測土壤介質的水分含量。

2.根據權利要求1所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置，其特征在于：信號預處理模塊還包括D觸發器，所述限幅放大電路、直流偏置電路、整形電路和D觸發器依次連接。

3.根據權利要求1所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置，其特征在于，所述的傳輸線為扁平傳輸線，該傳輸線埋設在待測土壤介質中。

4.根據權利要求1所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置，其特征在于：所述方波信號發生器為傳輸線振蕩器，采用開關門延時時間納秒級的線接收器形成環形振蕩，振蕩信號頻率為50~100MHz。

5.根據權利要求1所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量裝置，其特征在于：所述數據采集處理還包括電源控制電路、鍵盤單元、LCD顯示、通信接口電路，分別與微控制器相應接口相連接；微控制器主頻頻率為100MHz以上，微控制器內部集成定時器和捕獲單元用于測量方波信號頻率。

6.一種基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量方法，其特征在于：方波信號發生器產生的方波振蕩信號通過埋設在待測土壤中的傳輸線，產生延時，使得方波振蕩信號的頻率變低；方波振蕩信號通過信號預處理模塊進行整形；然后輸入信號采集處理模塊，信號采集處理模塊采集方波振蕩信號的頻率，根據信號頻率與介電常數之間的關系，以及土壤介電特性，最終計算獲得待測土壤水分含量。

7.根據權利要求6所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量方法，其特征在于：所述的微控制器測量方波振蕩信號的頻率采用多周期測量法，將被測信號和標準信號分別輸入到兩個計數器，?其實際閘門時間是被測信號周期的整數倍。

8.根據權利要求6所述的基于電磁波傳輸原理的土壤水分測量方法，其特征在于：還包括預先確定頻率與土壤體積水分含量θ之間的函數關系式：

θ=0.115ctl-0.176]]>，t=1fx-1f]]>

其中：c表示光速，l表示傳輸線長度，t表示傳輸線延時?

f表示干土樣本介質測得頻率，f_x表示待測土壤介質測得頻率。