[發(fā)明專利]一種適用不同土壤深度的土壤水分檢測(cè)儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610194101.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105738418A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都齊沃農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/00
• 分類號(hào): G01N27/00
• 代理公司: 成都弘毅天承知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 李春芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤水分檢測(cè)儀。

背景技術(shù)

土壤水分是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要因素之一，它與農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況密切相關(guān)。在精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和及時(shí)獲取土壤中的水分含量信息，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，從而達(dá)到既能滿足農(nóng)作物的生理需水要求，又不造成水資源的浪費(fèi)，這就需要一種土壤水分測(cè)試裝置。

土壤水分的測(cè)量方法有：烘干法、中子法、電阻法、電容法、TDR(時(shí)域反射法)、FDR(頻域反射法)和SWR(駐波法)。烘干法測(cè)量精度高，但需取樣測(cè)量，而且測(cè)量周期長(zhǎng)，不適合實(shí)時(shí)測(cè)量；中子法是氫原子對(duì)中子源發(fā)射的射線的吸收作用進(jìn)行測(cè)量的，精度高且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但技術(shù)復(fù)雜而且中子射線會(huì)對(duì)環(huán)境和人類造成傷害；電阻法和電容法是利用土壤的介電特性來(lái)間接測(cè)量的，速度快，但對(duì)土壤的適應(yīng)性較差；TDR和FDR是國(guó)外的專利技術(shù)，測(cè)量精度很高，但是電路復(fù)雜、技術(shù)難度大，導(dǎo)致成本極高，達(dá)到數(shù)千甚至上萬(wàn)美元；SWR法采用精密信號(hào)源，通過(guò)測(cè)量駐皮率的方法，可使成本降至幾百元，但對(duì)于在農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用而言，成本還是偏高。綜合考慮技術(shù)難度、成本、精度、實(shí)時(shí)性等因素，當(dāng)前土壤水分測(cè)量方法中，以介電方法較為普遍。但目前各種商品化介電法土壤水分傳感器以針式結(jié)構(gòu)居多，該結(jié)構(gòu)具有幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便等特點(diǎn)，但受探針強(qiáng)度的影響，探針的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，從而限制了測(cè)量的土層深度的范圍；此外，由于傳感器的外形尺寸等原因，不便將其埋入土壤深層進(jìn)行測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能實(shí)時(shí)測(cè)量且適用不同土壤深度的土壤水分檢測(cè)儀。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種適用不同土壤深度的土壤水分檢測(cè)儀，包括土壤水分傳感器和與土壤水分傳感器通訊連接的數(shù)據(jù)采集顯示儀表，土壤水分傳感器包括外殼，外殼分為通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂密封的前殼體和后殼體兩部分，外殼內(nèi)部設(shè)有電子線路器件板和屏蔽電纜，電子線路器件板上集成有通過(guò)時(shí)鐘電路產(chǎn)生震蕩的無(wú)源晶振，無(wú)源晶振依次連接有施密特觸發(fā)器、信號(hào)衰減器、探針、真有效值檢測(cè)器以及用于提供穩(wěn)定、無(wú)紋波工作電壓的電源濾波電路，

所述施密特觸發(fā)器，用于將無(wú)源晶振的輸出信號(hào)整形成一標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)；

所述信號(hào)衰減器，用于降低方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的方波信號(hào)的幅度，并將處理后的信號(hào)發(fā)送至探針；

所述探針采用3PE防腐鋼，至少為一根，每根探針均包含正極和負(fù)極兩部分，置于待測(cè)土壤中進(jìn)行不同土壤深度的土壤水分測(cè)量；

所述真有效值檢測(cè)器，用于將探針上的信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以將每根探針上的波形信號(hào)以等效的直流電壓輸出到數(shù)據(jù)采集顯示儀表進(jìn)行顯示；

當(dāng)探針數(shù)量為兩根以上時(shí)，探針相互平行、間距相同且長(zhǎng)度不等，可同時(shí)檢測(cè)不同土壤深處的水分情況。

進(jìn)一步的，探針由兩個(gè)長(zhǎng)條印刷電路板構(gòu)成，長(zhǎng)條印刷電路板上設(shè)有電接觸區(qū)，長(zhǎng)條印刷電路板與電子線路器件板電連接且為一體成型結(jié)構(gòu)，探針通過(guò)電接觸區(qū)采集信號(hào)并傳至真有效值檢測(cè)器。

進(jìn)一步的，所述探針長(zhǎng)大于或等于1cm，寬大于或等于0.2cm，厚為0.8-2mm，兩只探針的距離大于或等于0.2cm，且探針末端設(shè)計(jì)成三角形。

進(jìn)一步的，電子線路器件板與長(zhǎng)條印刷電路板均為雙層印刷電路板，長(zhǎng)條印刷電路板上、下表面均涂覆有絕緣層，其至少其中一表面與絕緣層之間涂覆有銅層，該電接觸區(qū)位于長(zhǎng)條印刷電路板涂覆有銅層的表面的四周及長(zhǎng)條印刷電路板的側(cè)面，該銅層延伸至四周及側(cè)面處。

進(jìn)一步的，所述電源濾波電路是由電阻R1、電容C1和電感L1組成的RLC濾波電路，電阻R1和電感L1并聯(lián)，并聯(lián)電路的一端與電源相連，并聯(lián)電路的另一端與電容C1相連，電容C1的另一端接地。

綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：