[發明專利]一種非侵入式測量土壤水分的測量方法及裝置

有效

• 申請號: 201611122973.8
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106596644B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 余萍
• 申請（專利權）人: 東方智感（浙江）科技股份有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00
• 代理公司: 北京文慧專利代理事務所(特殊普通合伙) 11955
• 代理人: 戴麗偉

本發明涉及一種非侵入式測量土壤水分的測量方法及裝置，該測量裝置包括：傳感器，用于采集待測土壤不同深度的電磁信號、待測土壤表面溫度以及測量裝置與水平面之間的傾斜角度；信號調理器，用于調理電磁信號、土壤表面溫度以及傾斜角度；微控制器，用于獲取調理后的電磁信號，計算得到不同深度的土壤水分含量并存儲，還用于獲取調理后的土壤表面溫度并存儲，還用于獲取調理后的傾斜角度，自動校準土壤水分含量的深度，得到校準值；通信裝置，用于輸出不同深度的土壤水分含量、土壤表面溫度和校準值。本發明實現了對多層土壤水分含量的非侵入式測量，不會對土壤環境產生破壞，并且具有測量速度快，測量過程便捷，測量深度廣的優點。

技術領域

本發明涉及水分測量領域，尤其涉及一種非侵入式測量土壤水分的測量方法及裝置。

背景技術

在環境生態、農業和水利等領域，通常采用土壤水分傳感器自動測量不同深度土壤水分。土壤水分傳感器通常是采用時域反射技術(Time?Domain?Reflectometry，TDR)、頻域反射技術(Frequency?Domain?Reflectometry，FDR)、時域透射測量法(Time?DomainTransmissometry，TDT)等基于介電常數的電磁測量方案，將傳感器的感應電極插入到土壤中，在被測土壤區域內產生電磁波振蕩，根據被測土壤區別的介電常數，得到被測土壤區域的水分含量。

如果要測量不同土層的水分含量，需要將傳感器安裝到相應的土壤層中，不利于快速移動式測量，并且部分針式傳感器埋入土壤中后會廢棄在土壤中，容易破壞土壤環境。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種非侵入式測量土壤水分的測量方法及裝置，用以解決快速、多深度測量土壤水分的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種非侵入式測量土壤水分的測量裝置，包括：

傳感器，用于采集待測土壤不同深度的電磁信號、土壤表面溫度以及所述測量裝置與水平面之間的傾斜角度，所述傾斜角度為所述測量裝置與水平面之間的夾角；

信號調理器，與所述傳感器連接，用于調理所述電磁信號、所述土壤表面溫度以及所述傾斜角度，所述土壤表面溫度以及所述傾斜角度均為信號形式，所述調理就是對采集得到的所述電磁信號、所述土壤表面溫度以及所述傾斜角度的原始信號進行放大、濾波等操作，使其轉換為標準信號；

微控制器，與所述信號調理器連接，可以采用MCU芯片中的任一種，用于獲取調理后的所述電磁信號，根據所述電磁信號通過預置的算法計算得到不同深度的土壤水分含量并存儲，還用于獲取調理后的所述土壤表面溫度并存儲，還用于獲取調理后的所述傾斜角度，根據所述傾斜角度自動校準所述土壤水分含量，得到校準值并存儲；

通信裝置，與所述微控制器連接，用于輸出所述土壤水分含量、調理后的所述土壤表面溫度、所述校準值，可以采用GPRS無線通信傳輸模式進行信息輸出。

各裝置/器件的連接方式可以分為有線連接和/或無線連接方式，例如，有線連接包括以電力線、標準串口RS485或以太網RJ45為接口的有線連接；無線連接包括基于Zigbee、Z-wave、Wifi或GPRS無線通信傳輸模式的無線連接。

本發明的有益效果是：本發明提供的一種非侵入式測量土壤水分的測量裝置，實現了對多層土壤水分含量的非侵入式測量，不會對土壤環境產生破壞，并且具有測量速度快，測量過程便捷，測量深度廣的優點。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步地，所述傳感器包括：

水分傳感器，用于采集待測土壤不同深度的所述電磁信號；

溫度傳感器，用于采集所述土壤表面溫度；