[实用新型]插管式土壤水分温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于土壤水分和地温自动测量技术领域，涉及一种插管式结构的土壤水分和温度双参数融合测量的传感器。 

背景技术

土壤水分和地温自动测量技术广泛应用于农业、水利、气象、林业和生态等重要的监测项目中。土壤水分测量技术是节水抗旱实施的重要技术保障，地温测量对农、林、牧业的区域规划有重大意义，除此，冻土地区生产建设、地下矿产和地热资源的开采都需要地温数据资料的支持。插管式土壤水分温度测量传感器是实现变量灌溉、墒情监测和地温自动测量的重要技术手段。

    目前国内外土壤水分自动测量的方法有很多种，利用土壤的介电特性来测量土壤含水量是一种有效、快速、简便且可靠的方法。其中TDR（Time Domain Reflectometry）时域反射法和FDR（Frequency Domain Reflectometry）频域反射法、驻波法等测量方法都属于基于土壤介电特性的土壤水分测量方法，并在土壤水分自动测量领域得到了广泛应用。插管式土壤水分温度传感器土壤水分的测量是基于FDR高频电子技术，用于通过测量土壤的介电常数对不同深度剖面的土壤含水量进行测量。

传统的土壤水分和地温测量传感器利用探针直接与土壤接触的方式检测土壤的含水量和温度，这种测量方式操作比较简单，并且能够实现土壤水分和温度的实时自动测量。但这种测量方式的主要缺点在于：只能进行单点测量，如果要求不同深度的土壤水分和地温，必须挖开土壤剖面进行传感器的分层埋设，工程量大，不易维护，而且需要土壤自然沉降和仪器稳定的过程，大面积推广难度较大；另外，这类传感器在使用过程中必须长期掩埋在土壤内，其金属探针易腐蚀，必然导致测量精度下降，现有土壤水分测量传感器和地温测量传感器虽然有很多种，但还没有土壤水分和地温双参数融合测量的传感器。现有的专利号为ZL200720090099.4的一种土壤水分传感器包括传感器本体，该传感器本体上自上而下依次设置控制处理单元和分层布置的至少一个传感器节点，每个传感器节点设置频率采集单元用于采集土壤的水分信息，采用该传感器能够测得土壤的水分信息，采用另外的温度传感器测得采样时的温度，但是不能得到准确的该处土壤的温度信息，且采用不同的传感器分别采集土壤的水分和温度的工作量大、不易维护。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种插管式土壤水分温度传感器，以解决现有土壤水分和温度的不同传感器测量而造成的工作量大、不易维护、测量精度下降的问题。

为实现上述目的，本实用新型的插管式土壤水分温度传感器技术方案如下：包括传感器本体，该传感器本体上自上而下依次设置控制处理单元和分层布置的至少一个传感器节点，每个传感器节点设置频率采集单元用于采集土壤的水分信息，所述每个传感器节点上还设置温度采集单元用于接收控制处理单元的控制信号，进行温度信号采集，所述控制处理单元通过电缆与所有的传感器节点通讯连接。

进一步的，所述控制处理单元包括CPU、一个电源转换模块、多路电子开关、插座和多芯排线端子，所述插座用于电源的输入，电源转换模块与CPU和温度采集单元供电连接，CPU控制连接多路电子开关和多芯排线端子。

进一步的，所述频率采集单元包括一个片选单元、一个电源转换单元、一个LC振荡电路和两个分频电路；控制处理单元输出的电压通过片选单元连接频率采集单元的电源转换单元，电源转换单元供电连接LC振荡电路和分频电路；LC振荡电路上有一组焊接点接两个铜环作为电容，该电容与电感组成LC振荡电路，LC振荡电路产生高频信号传送至分频电路，分频后通过片选单元汇聚到一根频率信号线上，传送至控制处理单元进行频率信号处理计算。

进一步的，所述温度采集单元包括片选单元和温度传感器，温度传感器由控制处理单元对其进行实时供电，多路温度传感器信号线通过片选单元汇聚到一根温度信号线上，传送至控制处理单元的CPU进行温度信号处理。

进一步的，所述温度采集单元的温度传感器焊接在频率采集单元上，并与铜环相接触。

进一步的，所述传感器本体上设有凹槽，所述控制处理单元和传感器节点均设于该凹槽内。

进一步的，所述传感器顶端设有提拉部件。

进一步的，所述传感器本体外插装设有保护套管，该保护套管的底端和顶端分别设有防水堵头和防水帽。

进一步的，所述防水帽上设有线缆出口。