[發(fā)明專利]一種基于TDR及相位檢測技術(shù)的高精度水分測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810927447.1
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN108776170B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭麗;盧峰;朱君顏
• 申請（專利權(quán)）人: 郭麗
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 廣州高航知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

本發(fā)明公開了一種基于TDR及相位檢測技術(shù)的高精度水分測量儀，包括測量電路和主控電路，其中測量電路中包含C校模塊，主控電路中包含反掃頻電路，利用高頻信號加至測量電路的兩電極，測量高頻信號經(jīng)鎖相環(huán)的鎖相和在TDR時域傳輸并反饋及處理，通過鎖相環(huán)的鑒相器，采用拉普拉斯中值定律算法、以微分積分為核心的無限趨近算法計算，實現(xiàn)超高精度水分測量。本發(fā)明采用放大器增強高頻信號的強度，信號的有效傳輸距離大幅度提高，最大測量半徑達到5m；將PD電壓變量值均分后按電壓逐次遞增的方式，依次分別加至變?nèi)荻O管的負(fù)端，利用反掃頻和鎖相環(huán)的鎖相技術(shù)分別得出若干個水分測量值，再平均加權(quán)運算得到最終水分測量值，測量精度大大提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度水分測量儀，尤其涉及一種基于TDR及相位檢測技術(shù)的高精度水分測量儀。

背景技術(shù)

水分測量儀廣泛應(yīng)用于土壤、糧食、煙草、茶葉、混凝土原料、陶坯原料等的水分測量。以土壤水分的測量為例，水分的精確測量及澆灌控制對于農(nóng)作物的培育、生長、產(chǎn)量及品質(zhì)具有極其重要的意義。同樣，含水量的精確測量對于糧食、煙草、茶葉的儲存加工，以及混凝土原料、陶坯原料的精確配比有著極為重要的作用。

中國專利200420053196.2公開了一種微量水分測定儀，其檢測電路主要是將正弦波電源加在第一變壓器的初級線圈上，第一變壓器的次級線圈通過限流電阻為兩檢測電極提供工作電源，兩檢測電極間的電壓隨著電解液狀態(tài)的變化而變化，該變化的電壓由第二變壓器檢測，然后送向后續(xù)電路進行信號處理。中國專利201610036246.3公開了一種高精度微量水分測量儀檢測電路，包括第一電路和第二電路，第一電路與光電耦合器的輸入端相連接，第二電路與光電耦合器的輸出端相連接，第一電路的電源與第二電路的電源相獨立；第一電路中對稱波發(fā)生器通過限流電阻連接檢測電極的正極，檢測電極的負(fù)極連接第一電路的電源負(fù)極；檢測電極的正極為檢波器提供輸入信號，檢波器驅(qū)動光電耦合器的輸入端。此種檢測電路使得第一電路與第二電路完全分割開來，而電解液的狀態(tài)變化反應(yīng)在第一電路中，避免了第二電路對第一電路的影響，從而提高了測量儀的精度；對稱波發(fā)生器通過線性分壓取得檢測信號，使得測量儀能夠連續(xù)重復(fù)測量。但是，隨著精度要求的提高，現(xiàn)有的水分測量儀的精度不夠，會導(dǎo)致所測量的結(jié)果不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決上述問題，提供一種基于TDR及相位檢測技術(shù)的高精度水分測量儀。

本發(fā)明為達到上述目的，所采取的技術(shù)方案是：一種基于TDR及相位檢測技術(shù)的高精度水分測量儀，包括測量電路和主控電路，其中測量電路中包含C校模塊，主控電路中包含反掃頻電路，利用高頻信號加至測量電路的兩電極，測量高頻信號經(jīng)鎖相環(huán)的鎖相和在TDR時域傳輸并反饋及處理，通過鎖相環(huán)的鑒相器，采用拉普拉斯中值定律算法、以微分積分為核心的無限趨近算法計算，實現(xiàn)超高精度水分測量。

進一步的，所述測量電路中采用兩級RF放大器，高頻信號先經(jīng)RF₁放大器放大幅度后輸出至電極₁，再輻射至兩電極所包圍的被測物質(zhì)，此時電極₁上高頻信號的頻率、時間、相位以及信號的磁滯特性發(fā)生改變，改變后的高頻信號接入電極₂，并通過與之連接的RF₂放大器進一步的緩沖放大，大幅度擴展了測量半徑，測量半徑的最大值達到5m。

進一步的，所述水分測量儀包括：MCU、A/D轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)電路PLL、壓控振蕩器VCO、開關(guān)K1、K2、K3，RF₁放大器、RF₂放大器、電極₁、電極₂、C_校模塊、D/A變?nèi)蓦妷悍磼呙鑶卧⑼庠O(shè)；