[發明專利]水分傳感器及表層土壤參數采集裝置

有效

• 申請號: 201310512718.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103616391B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 林劍輝;蔡祥;王巧利;高大帥
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01N22/04
• 分類號: G01N22/04;G01N19/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種表層土壤參數采集裝置，其特征在于，所述裝置包括：絕緣固定板、水分傳感器和數據采集盒，所述水分傳感器包括兩個片狀的電極和兩個信號線，所述兩個信號線與兩個電極一一對應連接，所述兩個電極為平行設置，且對應的信號線和電極呈垂直設置，所述水分傳感器的兩個電極敷設于所述絕緣固定板的下表面，所述絕緣固定板上設有若干通孔，所述水分傳感器的兩個電極通過所述絕緣固定板上的兩個通孔與所述水分傳感器的兩個信號線連接，所述數據采集盒內設有相互連接的信號調理單元和微控制器，所述信號調理單元與所述水分傳感器連接；

所述信號調理單元向所述水分傳感器的兩個信號線發送高頻調制波，再接收由所述水分傳感器的兩個電極所獲得的與表層土壤含水率相關的第一感應信號，所述信號調理單元將所述第一感應信號進行調理，以獲得第一標準電信號，由所述微控制器對所述第一標準電信號進行處理，以獲得表層土壤含水率；

所述信號調理單元包括：高頻信號源、調制電路、檢波電路、低通濾波電路和運放電路，所述水分傳感器與所述調制電路和所述檢波電路分別連接，所述檢波電路與所述低通濾波電路連接，所述高頻信號源與所述調制電路連接，所述低通濾波電路和運放電路連接，所述運放電路與所述微控制器連接；

所述高頻信號源產生高頻信號，由所述調制電路進行調制，以產生所述高頻調制波，所述檢波電路接收所述第一感應信號，并對所述感應信號進行檢波，以獲得表層土壤含水率信息，所述表層土壤含水率信息由所述低通濾波電路進行濾波處理，再由所述運放電路進行放大處理后，以獲得所述第一標準電信號；

所述裝置還包括：支撐桿，所述支撐桿穿過且固定所述數據采集盒，所述數據采集盒上表面設有位移傳感器，所述支撐桿的下端設有壓力傳感器，所述壓力傳感器通過墊片設于所述絕緣固定板上，所述壓力傳感器和位移傳感器分別與所述低通濾波電路連接；

所述壓力傳感器獲得與表層土壤壓緊阻力對應的第二感應信號，所述位移傳感器獲得與下壓位移對應的第三感應信號，所述第二感應信號和第三感應信號分別由所述低通濾波電路進行濾波，再由所述運放電路進行放大處理后，獲得第二標準電信號和第三標準電信號，由所述微控制器對所述第二標準電信號和第三標準電信號進行處理，以獲得所述表層土壤壓緊阻力和下壓位移，并通過所述表層土壤壓緊阻力和下壓位移計算獲得表層土壤緊實度。

2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述低通濾波電路和運放電路之間還設有調零電路。

3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：絕緣外殼，所述絕緣外殼為方形槽狀且開口朝下，所述數據采集盒和絕緣固定板均設于所述絕緣外殼內，所述絕緣外殼的底面設有通孔，所述支撐桿通過所述通孔穿過所述絕緣外殼。

4.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支撐桿頂端設有手柄。

5.如權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：存儲單元和顯示器，所述存儲單元設于所述數據采集盒內，所述顯示器設于所述絕緣外殼的底面，所述存儲單元和顯示器分別與所述微控制器連接，所述存儲單元用于存儲所述表層土壤含水率和/或所述表層土壤緊實度，所述顯示器用于顯示所述表層土壤含水率、所述表層土壤緊實度和所述下壓位移中的至少一個。

6.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括：調零螺絲，所述調零螺絲設于所述絕緣外殼上，且與所述調零電路連接，用于實現調零。