一种采用双频法检测土壤含水量的设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种采用双频法检测土壤含水量的设备与方法，包括土壤湿度变送器主体、底座和多根金属探针，土壤湿度变送器主体固定安装在底座上，土壤湿度变送器主体内部设有PCB板，金属探针固定在底座底部并穿过底座与土壤湿度变送器主体内部的PCB板锡焊固定连接，PCB板上设有温度传感器和外部电缆线的焊接孔，外部电缆线一端锡焊在PCB板的焊接孔上，另一端穿过防水电缆护线接头与上位设备连接。本发明专利技术技术新颖，工作稳定、可靠，测量精度高，适合多种土质，不受土壤中化肥和金属离子的干扰，解决了检测电极与土壤的接触电阻、土壤含盐量以及电极老化对测量的影响，提高检测稳定度和精度。

【技术实现步骤摘要】
一种采用双频法检测土壤含水量的设备和方法
本专利技术涉及一种农业土壤水分检测设备和方法，特别是一种采用双频法检测土壤含水量的设备和方法。
技术介绍
随着现代科技的发展，目前国内亦有多种检测土壤水含量的方法，其中用得比较多的有称重法、中子法、γ射线法、土壤水分传感器法以及时域反射法。这几种方法中，称重法是测量土壤水分最普遍的方法，也是标准方法，它的测定步骤繁琐，使用十分不便；中子法是测定野外土壤水分的独特方法，它主要由快中子源在土壤中不断地放射出穿透力很强的快中子，当它和氢原子碰撞时，损失能量最大，但它造价高昂，不适合普通农业应用；γ射线法的基本原理是放射性同位素，其衰减度随着土壤的湿度和深度逐渐增大，该方法很容易受土壤中金属离子和其他矿物质的干扰；土壤水分传感器其准确性太差，不适应多种土壤，且还易受其他矿物质的干扰；时域发射法在现有的土壤检测中使用最多，通过电磁波在介质中传播，取决于土壤导电率和含水量来判定，判决误差极大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种农业土壤水分检测技术，特别是一种采用双频法检测土壤含水量的设备与方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种采用双频法检测土壤含水量的设备，它包括土壤湿度变送器主体3、底座4和多根金属探针5，土壤湿度变送器主体3固定安装在底座4上，土壤湿度变送器主体3内部设有PCB板，金属探针5固定在底座4底部并穿过底座4与土壤湿度变送器主体3内部的PCB板6锡焊固定连接，PCB板6上设有温度传感器和外部电缆线1的焊接孔，外部电缆线1一端锡焊在PCB板6的焊接孔上，另一端穿过防水电缆护线接头2与上位设备连接。所述的防水电缆护线接头2与土壤湿度变送器主体3的连接处灌封有环氧树脂密封胶。所述的金属探针5的根数为三根。一种采用双频法检测土壤含水量的方法，包括以下子步骤：S1：将设备插入检测土壤中，金属探针至少没入土壤2/3；S2：在双频模式下，金属探针向土壤发送两个不同频率的叠加信号形成交变电场，通过交变电场建立电场信号传递模型；S3：根据两个不同频率的信号进入信号传递模型引起的变化，计算信号传递模型的转换矩阵数据；S4：根据转换矩阵数据值计算出含水土壤的介电常数；S5：通过水的介电常数与土壤的介电常数的差异性计算出土壤含水量；S6：将计算出的数值存入存储器，并反馈给上位设备。所述的子步骤S2和S3的电场信号传递模型的模式表达主要是电抗，最主要的参数是阻抗、感抗和容抗。本专利技术的有益效果是：该设备方法技术新颖，工作稳定、可靠，测量精度高，适合多种土质，不受土壤中化肥和金属离子的干扰，解决了检测电极与土壤的接触电阻、土壤含盐量以及电极老化对测量的影响，提高检测稳定度和精度。附图说明图1为本专利技术的设备结构示意图；图2为本专利技术的方法流程图；图3为本专利技术的信号传递模型结构图。图中，1-电缆线，2-防水电缆护线接头，3-土壤湿度变送器主体，4-底座，5-金属探针，6-PCB板。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种采用双频法检测土壤含水量的设备，它包括土壤湿度变送器主体3、底座4和多根金属探针5，土壤湿度变送器主体3固定安装在底座4上，土壤湿度变送器主体3内部设有PCB板，金属探针5固定在底座4底部并穿过底座4与土壤湿度变送器主体3内部的PCB板6锡焊固定连接，PCB板6上设有温度传感器和外部电缆线1的焊接孔，外部电缆线1一端锡焊在PCB板6的焊接孔上，另一端穿过防水电缆护线接头2与上位设备连接。所述的防水电缆护线接头2与土壤湿度变送器主体3的连接处灌封有环氧树脂密封胶。所述的金属探针5的根数为三根。如图2所示，一种采用双频法检测土壤含水量的方法，包括以下子步骤：S1：将设备插入检测土壤中，金属探针至少没入土壤2/3；S2：在双频模式下，金属探针向土壤发送两个不同频率的叠加信号形成交变电场，通过交变电场建立电场信号传递模型；S3：根据两个不同频率的信号进入信号传递模型引起的变化，计算信号传递模型的转换矩阵数据；S4：根据转换矩阵数据值计算出含水土壤的介电常数；S5：通过水的介电常数与土壤的介电常数的差异性计算出土壤含水量；S6：将计算出的数值存入存储器，并反馈给上位设备。所述的子步骤S2和S3的电场信号传递模型的模式表达主要是电抗，最主要的参数是阻抗、感抗和容抗。当电极在土壤中形成交变电场时，电极之间就形成了电场信号传递模型。如图3所示，信号传递模型可以看做是阻抗、感抗、容抗形成的电路，其中Vi为交流电源，Rs为内阻，Lx、Rx、Cx分别为未知的感抗、阻抗和容抗，在具体计算过程中，电容和电感都可以忽略不计。当不同频率的信号通过这个电场信号传递模型后，信号传输就会发生变化，通过两个不同频率信号的变化，把信号传递模型的阻抗的转换矩阵数据计算出来。根据转换矩阵数据值计算出含水土壤的介电常数，通常情况下水的介电常数与土壤的介电常数有较大差异，根据信号传递模型的介电常数差异，就能够计算出土壤含水量。该方法技术新颖，工作稳定、可靠，测量精度高，适合多种土质，不受土壤中化肥和金属离子的干扰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用双频法检测土壤含水量的设备，其特征在于：它包括土壤湿度变送器主体（3）、底座（4）和多根金属探针（5），土壤湿度变送器主体（3）固定安装在底座（4）上，土壤湿度变送器主体（3）内部设有PCB板，金属探针（5）固定在底座（4）底部并穿过底座（4）与土壤湿度变送器主体（3）内部的PCB板（6）锡焊固定连接，PCB板（6）上设有温度传感器和外部电缆线（1）的焊接孔，外部电缆线（1）一端锡焊在PCB板（6）的焊接孔上，另一端穿过防水电缆护线接头（2）与上位设备连接。

【技术特征摘要】
1.一种采用双频法检测土壤含水量的方法，它包括以下子步骤：S1：将设备插入检测土壤中，金属探针至少没入土壤2/3；S2：在双频模式下，金属探针向土壤发送两个不同频率的叠加信号形成交变电场，通过交变电场建立电场信号传递模型；S3：根据两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：揭晓波，王弘辉，高崇波，颜海军，向溶君，冯清华，
申请(专利权)人：成都诚欣然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51