[發明專利]一種森林土壤參數測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710791827.2
• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107796854A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 顏小飛;鄭曉亮;趙雅婕
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/04;G01K7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,李官

1.一種森林土壤參數測量裝置，其特征在于，包括：土壤水分檢測模塊、土壤電導率檢測模塊、土壤溫度檢測模塊、電源、電源控制模塊、時鐘模塊和處理器；

所述土壤水分檢測模塊包括探頭，所述土壤電導率檢測模塊包括所述探頭，所述土壤溫度檢測模塊和所述探頭安裝在一個安裝體上；

所述時鐘模塊和所述處理器連接，用于向所述處理器提供時鐘信號；

所述處理器和所述電源控制模塊連接，用于根據所述時鐘信號向所述電源控制模塊輸出控制信號；

所述電源分別和所述土壤水分檢測模塊、土壤電導率檢測模塊、土壤溫度檢測模塊連接，所述電源控制模塊和所述電源連接，用于根據所述控制信號將電源輸出給所述土壤水分檢測模塊和土壤溫度檢測模塊，或輸出給所述土壤電導率檢測模塊和土壤溫度檢測模塊。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述安裝體包括空心管、三個PVC管和錐形頭部；所述探頭為雙環式探針探頭，所述雙環式探針探頭包括兩個金屬環探針，所述空心管、一個所述PVC管、一個所述金屬環探針、第二個所述PVC管、另一個所述金屬環探針、第三個所述PVC管和所述錐形頭部依次連接，所述土壤溫度檢測模塊嵌在所述錐形頭部內側。

3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述土壤水分檢測模塊還包括：信號源、傳輸線和檢波測量電路；

所述信號源通過所述傳輸線連接所述探頭，所述傳輸線上的兩點連接所述檢波測量電路；

所述信號源，用于為所述探頭提供入射信號；

所述探頭，用于在接收到所述入射信號時反射回部分入射信號，以使反射信號和所述入射信號在所述傳輸線上疊加形成駐波；所述反射信號為反射回的入射信號；

所述檢波測量電路，用于檢測形成駐波的傳輸線上兩點的電壓。

4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于，所述檢波測量電路連接所述處理器；

所述檢波測量電路，還用于將所述兩點的電壓傳輸至所述處理器；

所述處理器，用于根據所述兩點的電壓計算土壤含水率。

5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述土壤電導率檢測模塊還包括芯片，所述芯片的兩個管腳連接所述探頭；

所述芯片，用于產生并輸出預設發射頻率的激勵信號，并將所述激勵信號傳輸至所述探頭，接收所述探頭反射回的激勵信號，并根據所述反射回的激勵信號獲取與所述預設發射頻率對應的電阻值和電抗值

所述探頭，用于接收并反射回激勵信號。

6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述芯片連接所述處理器；

所述芯片，還用于將所述電阻值和電抗值傳輸至所述處理器；

所述處理器，用于根據所述電阻值和電抗值計算土壤電導率。

7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述土壤溫度檢測模塊連接所述處理器；

所述土壤溫度檢測模塊，用于檢測土壤溫度，并將所述土壤溫度傳輸至所述處理器；

所述處理器，用于根據所述土壤溫度對所述土壤含水率和所述土壤電導率進行修正。

8.根據權利要求1或7所述的裝置，其特征在于，所述土壤溫度檢測模塊為DS18B20型號的數字溫度傳感器。

9.一種基于權利要求1和4中任一項所述的森林土壤參數測量裝置的森林土壤參數測量方法，其特征在于，包括：

所述時鐘模塊向所述處理器提供時鐘信號；

所述處理器根據所述時鐘信號向所述電源控制模塊輸出控制信號；

所述電源控制模塊根據所述控制信號將電源輸出給所述土壤水分檢測模塊和土壤溫度檢測模塊，或輸出給所述土壤電導率檢測模塊和土壤溫度檢測模塊。

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

信號源為所述探頭提供入射信號；

所述探頭在接收到所述入射信號時反射回部分入射信號，以使反射信號和所述入射信號在所述傳輸線上疊加形成駐波；所述反射信號為反射回的入射信號；

檢波測量電路檢測形成駐波的傳輸線上兩點的電壓，將所述兩點的電壓傳輸至所述處理器；

所述處理器根據所述兩點的電壓計算土壤含水率。