[發明專利]一種電容式測量土壤體積含水量的方法

在審

• 申請號: 201510317708.4
• 申請日: 2015-06-10
• 公開（公告）號: CN104977329A
• 公開（公告）日: 2015-10-14
• 發明（設計）人: 郇戰;王振海;鄭劍鋒
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電容式測量土壤體積含水量的方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：建立電容器的高頻等效電路模型；

步驟2：將步驟1中所述的高頻等效電路模型串連連接一個電感L_f，組成LC電路，并推導出LC電路的諧振頻率與土壤體積含水量的關系式；

步驟3：將振蕩器的輸出端連接步驟2中所述的LC電路；

步驟4：利用示波器對步驟2中所述的LC電路進行觀測，得到諧振頻率f₀的值；

步驟5：根據步驟4測得的f₀的值，根據步驟2中所述諧振頻率與土壤體積含水量的關系式計算出土壤體積含水量θ_v。

2.根據權利要求1所述的一種電容式測量土壤體積含水量的方法，其特征在于，

所述步驟1中所述的等效電路模型為：電容C_P、電阻R、和電容C_X相并聯后的一端連接電阻R_P的一端、電容C_P、電阻R、和電容C_X相并聯后的另一端連接電感L_P的一端，所述R_P的另一端和所述L_P的另一端作為所述等效電路模型的輸入端。

3.根據權利要求1或2所述的一種電容式測量土壤體積含水量的方法，其特征在于，所述步驟2中的諧振頻率與土壤體積含水量的關系式滿足：

f0=(1LC-1R2C2)2π]]>

C＝C_P+k(q_v-b)²

其中，f₀為諧振頻率，θ_v為土壤體積含水量，L_f為固定諧振電感值，L_P為電容器極板的寄生電感,C_P為電容器極板間的寄生電容，R為電容器極板間土壤的電阻，δ為電容器極板的幾何因子，L＝L_p+L_f，a，b是校正參數，所述δ和所述a、b均通過實驗標定具體值，所述L_P、所述C_P和所述R均通過儀器測量出具體值。

4.根據權利要求3所述的一種電容式測量土壤體積含水量的方法，其特征在于，

所述關系式中參數δ的標定方法為：

步驟4-1：將土壤完全曬干，置于容器中，把電容器極板完全插入土壤，利用高精度電容表測得在完全干燥的環境下的電容值Cx；

步驟4-2：查詢干燥情況下土壤的介電常數ε；利用步驟4-1中測量的Cx的值，根據電容與土壤介電常數的線性關系式，得到電容器極板的幾何因子δ。