[發(fā)明專利]一種基于幅值比檢測土壤含水量的系統(tǒng)在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811254940.8 | 申請日： | 2018-10-26 |
| 公開（公告）號： | CN109490382A | 公開（公告）日： | 2019-03-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 盛慶元;高琦樑;余方彬;張西良;沃金平 | 申請（專利權(quán)）人： | 紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 |
| 主分類號： | G01N27/22 | 分類號： | G01N27/22 |
| 代理公司： | 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246 | 代理人： | 連平 |
| 地址： | 312000 *** | 國省代碼： | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 檢測電路 電容式探頭 幅值比 土壤含水量 輸入輸出接口 信號放大模塊 連接線 激勵信號源 絕緣連接桿 電平變化 電源模塊 二次儀表 分壓元件 感應(yīng)極板 土壤擾動 信號激勵 影響測量 制作方便 源模塊 檢測 變比 插座 極板 驅(qū)動 敏感 開發(fā) | ||
本發(fā)明公開了一種基于幅值比檢測土壤含水量的系統(tǒng)，電容式探頭和檢測電路，所述電容式探頭通過連接線與所述檢測電路連接，所述電容式探頭包括驅(qū)動極板、感應(yīng)極板、絕緣連接桿和插座，所述檢測電路包括信號激勵源模塊、信號放大模塊、分壓元件、幅值比檢測電路模塊、電源模塊。本發(fā)明的電容式探頭結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，其敏感范圍大，對土壤擾動小，給出的基于幅值變比檢測電路，可有效避免激勵信號源電平變化而影響測量精度，該系統(tǒng)具有成本低，性能穩(wěn)定，輸入輸出接口簡單等優(yōu)點，便于二次儀表的開發(fā)。
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土壤含水量檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種基于幅值比檢測土壤含水量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，基于土壤介電特性的土壤含水量按測量原理可分為時域反射法(TDR)、頻域反射法(FDR)、駐波率法(SWR)和電容法。電容法具有技術(shù)簡單、成本低等優(yōu)點，市面上有相關(guān)的商品化產(chǎn)品，如國外DecagonDevics公司生產(chǎn)的ECH2O系列土壤含水量傳感器，備受學(xué)者青睞。然而學(xué)者研究表明ECH2O系列傳感器也存在一些不足：①成本還是較高，探頭單價60＄左右；②輸出信號受供電電壓影響；③輸出信號受土壤鹽分影響；④正、負極板區(qū)域敏感度不同。
國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對電容式水分傳感器也開展了相關(guān)研究，基于土壤介電特設(shè)計的探頭結(jié)構(gòu)多為銅環(huán)式(專利：CN107505361A、CN108195897A、CN105758901A)，多探針插入式(CN101701929A、CN204165927U、CN202676649U、CN104111276A)，平面刀叉式(CN108051485A、CN202974930U)。銅環(huán)式使用采用埋入法，不便于快速測量，敏感區(qū)域局限于銅環(huán)外側(cè)之間；多探針插入式可以直接插入土壤實現(xiàn)快速測量，可這種多針插入對土壤擾動大，測試區(qū)域局限于探針之間，敏感范圍有限；采用PCB技術(shù)制作的平面刀叉式，尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，插入對土壤擾動較小，由于電極的形式只能為平面式電容，這樣就限制了產(chǎn)品的測量精度及分辨率，并且使用時對于土壤與電極接觸的要求很高。
從檢測技術(shù)上來講，目前電容法土壤含水量傳感器普遍采用高頻LC諧振技術(shù)，如專利CN107505361A、CN108195897A、CN105758901A、CN104977329A；方波激勵下的RC充放電檢波技術(shù)，如專利CN108051485A、CN103662745A、CN204389425U。諧振法電路設(shè)計簡單，可由于土壤作為非絕緣介質(zhì)，其等效電容大小與信號頻率有關(guān)，故諧振法本身就存在測量原理誤差。而方波激勵下的RC充放電檢波技術(shù)，盡管檢波技術(shù)不同，但RC充放電信號都與方波電平有關(guān)，張榮標在《WSN土壤濕度采集節(jié)點電壓補償方法研究》一文中分析了工作電壓對RC充放電信號的影響。
發(fā)明內(nèi)容：
為此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中土壤含水量檢測的缺點，提出了一種基于幅值比檢測土壤含水量的系統(tǒng)，其設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、適用于快速現(xiàn)場測量單針插入式探頭，并給出了基于幅值變比的檢測電路，可有擴大傳感器敏感區(qū)域，避免激勵信號源電平變化而影響電容式土壤含水量檢測的測量精度。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種基于幅值比檢測土壤含水量的系統(tǒng)，包括電容式探頭和檢測電路，所述電容式探頭通過連接線與所述檢測電路連接，所述電容式探頭包括驅(qū)動極板、感應(yīng)極板和絕緣連接桿，所述絕緣連接桿的第一端連接所述驅(qū)動極板，所述絕緣連接桿的第二端連接所述感應(yīng)極板，所述絕緣連接桿的頂端安裝有與所述連接線連接的插座，所述驅(qū)動極板的導(dǎo)電面通過細導(dǎo)線與所述插座的內(nèi)側(cè)面電連接，所述感應(yīng)極板與所述插座的外側(cè)面電連接；
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