[发明专利]一种无土栽培基质含水量、电导率检测方法及其传感器

权利要求书

1.一种无土栽培基质含水量、电导率检测方法，其特征在于，将电容接入电路中，电容变化引起频率变化，通过测定频率的变化值得到基质含水量，测量低频激励频电容传感器测量其阻抗变化得到电导率，其具体步骤为：采用低频激励基质电容传感器，测量电容值，利用精密电阻分解介电常数的虚部，得到基质的电导率；采用高频工作频率，测量电容值，得到基质含水量； 

复介电常数表示为：                                                ，实部表示理想情况下的等效介电常数，虚部表示电导等因素引起的电磁能量的损耗。

2.根据权利要求1所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测方法，其特征在于，测量基质含水量时结合电导率的测量结果，对含水量测量值进行校正，其校正过程是用BP神经网络仿真函数，将电导率和含水量的检测值、含水量的真实值作为训练样本得到补偿函数。

3.一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，包括电源模块、极性传感器探针、电导率激励模块、含水量信号调理电路、电导率信号调理电路和单片机模块，并绝缘封装在壳体中；所述电导率激励模块、含水量信号调理电路、电导率调理电路和单片机模块由电源模块供电；所述含水量信号调理电路和电导率信号调理电路的输入分别与所述极性传感器探针连接，其输出分别与所述单片机模块连接；所述电导率激励模块分别与单片机模块和电导率信号调理电路连接；所述单片机控制所述含水量信号调理电路和电导率信号调理电路采用不同工作频率分时工作。

4.根据权利要求3所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，所述单片机模块具有无线通讯功能，可进行无线收发数据，具有8路转换位可选的8-14位ADC，直接对信号调理电路的电压信号进行采集、处理和传输；所述单片机模块在含水量测量值信号处理过程中，根据检测到的电导率的值，依据线性补偿方法，对含水量测量值进行校正。

5.根据权利要求3所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，所述极性传感器探针由支架（1）、螺母（2）、第一探针（3）、螺母（4）、第二探针（5）组成；所述第一探针（3）、第二探针（5）材料为不锈钢，长度为30mm-50mm，其之间留有间隔，组成为电容传感器的两个电极；所述第一探针（3）、第二探针（5）分别固定在支架（1）上。

6.根据权利要求3所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，所述含水量的测量工作频率在20MHz，由LC振荡电路产生；基质电导率测量交流激励信号频率在200Hz 。

7.根据权利要求3所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，所述含水量信号调理包括前端振荡电路、频率发生器、乘法混频器、限幅放大器、鉴频器和低通滤波器；所述前端振荡电路为由基质含水量决定的电容和振荡器组成一个的调频电路，输出可变的频率信号，所述频率发生器产生固定的频率信号；所述前端振荡电路产生的可变频率信号通过乘法混频器与频率发生器产生的固定的频率信号进行差频，差频后的频率信号经过限幅放大器、鉴频器和低通滤波器输出到所述单片机模块的稳定电压信号。

8.根据权利要求3所述的一种无土栽培基质含水量、电导率检测传感器，其特征在于，所述电导率信号调理电路由低通滤波器、作为采样元件的精密电阻和检波电路组成；电导率激励模块提供的交流激励电源信号通过精密电阻接在电容的极性探针上，在精密电阻两端取样，取样信号经过全波整流平均值电路检波电路，将交流信号转化为可供所述单片机模块采集的直流信号。