[實用新型]一種土壤溫度、水分和電導率測量裝置

有效

• 申請號: 201720211883.X
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN206573161U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 朱旭華;陳渝陽;劉輝
• 申請（專利權）人: 浙江托普云農科技股份有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 杭州橙知果專利代理事務所(特殊普通合伙)33261
• 代理人: 李品

技術領域

本實用新型涉及土壤檢測技術領域，具體涉及一種土壤溫度、水分和電導率測量裝置。

背景技術

土壤溫度是指地面以下土壤中的溫度，主要指與植物發育直接有關的地面下淺層的溫度。土壤溫度影響著植物的生長發育和土壤的形成，土壤中各種生物化學過程，如生物活動引起的生物化學過程和非化學過程，都受土壤溫度的影響，溫度過高過低都會使種植物受損。

土壤水是植物吸收水分的主要來源(水培植物除外)，植物種植離不開對土壤水分的測量。土壤水分類型分為四種，其有效性各不相同：①吸濕水，干土從空氣中吸附水汽所保證的水，對植物無效；②膜狀水，土壤顆粒表面所吸附的水分，對植物來說屬于弱有效水分；③毛管水，是土壤毛管孔隙所吸附的水，它又根據是否與地下水相連分為毛管懸著水(未相連)與毛管支持水(與地下水相連)，對植物來說最珍貴；④重力水，多余水，是在土壤充氣空隙中的水分，很快會流出，對植物基本無效，因此若能有效測出土壤中的含水量，在一定程度上，必然能促進種植物的生長。

現有技術中對土壤含水率的檢測方法很多，如采集土壤樣品稱重的烘干稱重法，能得出土壤的質量含水率和體積含水率。依據土壤含水率不同，其電阻也不同的電阻法。依據土壤含水率不同，其介電常數也不同的，由此發展出的頻域分解法、時域分解法、駐波率法、電容法等，以測量土壤的介電常數，從而推算出土壤含水率。

土壤的電導率是土壤的一個重要參量，它與土壤質地、含鹽量、有機物水平、陽離子交換水平、土壤壓實度等影響作物產量的特性有著很好的相關性。因此，土壤電導率信息的獲取對于確定各種田間參數空間分布的差異具有重要的意義。

目前，對土壤電導率的測量可分為實驗室測量和現場測量兩大類。土壤電導率的實驗室測量具有較高的精度，但測量過程繁瑣、耗時長、實時性差。土壤電導率的現場測量，有基于電磁感應原理的非接觸式設計和基于“電流-電壓法”的接觸式設計。非接觸式利用電磁感應原理，利用儀器產生交變電流，再用植入土壤中的線圈來感應土壤中磁場的變化，通過所測磁場的變化來表征土壤電導率值。而接觸式的設計，則是通過電極激勵產生恒定的電流，通過待測的土壤后，由于土壤介質不同，電導率的不同使得采集到的電壓不同，由此獲取土壤的電導率。

現有技術中往往對土壤溫度、水分和電導率通過對應的儀器進行分別測量，以得出土壤中的溫度、水分和電導率的數值，再對數值進行分析比對，此種測量成本高，耗時長，且容易出現誤差，以造成對種植物的損壞。

發明內容

本實用新型提供一種土壤溫度、水分和電導率測量裝置，該裝置是集土壤溫度、土壤水分、土壤電導率測量為一體的檢測裝置，該裝置結構簡單，成本低廉，能同時測出土壤中的水分溫度及電導率的同時達到數據準確的效果，大大縮短了對土壤溫度、水分及電導率的測量時間，提高了測量效率。

為了實現上述發明目的，本實用新型提出了一種土壤溫度、水分和電導率測量裝置，主要包括傳感器單元、數據采集和處理單元及MCU；所述傳感器單元主要包括土壤溫度傳感器、土壤水分傳感器和土壤電導率傳感器；所述數據采集和處理單元主要包括電壓轉換電路、信號發生電路、信號處理電路、模數轉換電路、485通信電路；

所述電壓轉換電路與外部直流電源相連，將外部直流電源提供的直流電進行電壓轉換電路轉換后分別提供給信號發生電路、MCU、信號處理電路及485通信電路；

所述信號發生電路與信號處理電路相連，所述信號發生電路通過土壤介質的介電常數對土壤水分傳感器充電；

所述信號處理電路將土壤水分傳感器上儲存的電量變化情況，通過信號處理電路的運算處理，轉換為模擬電壓值輸出；

所述模數轉換電路與信號處理電路相連；信號處理電路輸出的模擬量，通過信號處理電路模數轉換后，轉換為數字信號，進行數據的存儲和傳送；

所述485通信電路與MCU相連，采集到的溫度、水分和電導率的數值，通過485通信電路進行數據的傳送；

所述土壤溫度傳感器的一端連有485傳輸線及電源線，溫度傳感器的另一端設有傳感器接線端，接線端由三根探針組成，分別為左路探針、中路探針和右路探針，三根探針位置相互平行設置形成“川”字型三叉狀探針結構，所述中路探針位于中間；

所述土壤水分傳感器由位于中路探針左側的左路探針及中路探針的地線組成或者由位于中路探針右側的右路探針及中路探針的地線組成，土壤水分傳感器上儲存的電量，與土壤的介電常數和單位含水量成正比；