[发明专利]土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法

说明书

本发明涉及一种土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法，属于土壤水分传感器标定技术领域。解决了如何提供一种土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法的技术问题。本发明提供的绝对定标方法，包括以下步骤：定标土壤选定、土壤水分传感器空间感应范围确定、定标土壤样品制定、土壤含水量改变、土壤水分传感器插入方式与位置规定、土壤样品采集和定标结果判定。该绝对定标方法兼顾了不同土壤水分传感器类型的空间感应范围差异、被测土壤样本的均匀性以及不同土壤类型的影响，增强了每个土壤水分传感器的测量精度以及不同土壤水分传感器类型之间的可比性，从而使得绝对定标结果更为可靠，适用于多种类型土壤水分传感器的绝对定标。

技术领域

本发明属于土壤水分传感器标定技术领域，具体涉及一种土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法。

背景技术

地表土壤水分是指示全球环境变化的重要指标，目前全世界具有上百个土壤水分监测网络，采用了基于各种测量原理(时域法、频域法、种子法等)的多种土壤水分传感器来进行土壤水分的长时间系列观测(Dorigo et al.,2011)。然而，各种土壤水分传感器具有不同的测量精度和空间感应范围，且各种土壤水分传感器的定标系数因土壤类型而异。为确保各土壤水分传感器的测量准确度，降低不同类型土壤水分传感器和不同土壤类型对测量精度的影响，在使用之前需要对各土壤水分传感器进行绝对标定。

现有技术中，各土壤水分传感器的定标方法存在没有考虑不同土壤类型土壤水分传感器的空间感应范围、被测区域土壤水分不均匀和测量点数量不足的问题，导致定标结果不准确。

有鉴于此，亟需一种绝对定标结果更为精确可靠的土壤水分传感器的绝对定标方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何提供一种土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法。

本发明提供的土壤水分传感器的室内高精度绝对定标方法，步骤如下：

步骤一、在土壤水分传感器的待安装区域，采集土壤样品；

步骤二、将步骤一采集的土壤样品烘干、碾磨、过筛；

步骤三、根据土壤水分传感器的说明书确定土壤水分传感器的空间感应范围：

步骤四、选择长宽高分别为土壤水分传感器的空间感应范围的1.5～2倍的定标容器；

步骤五、取体积为定标容器的2～3倍的步骤二过筛后的土壤样品，放入搅拌容器中；

步骤六、用搅拌容器内的土壤样品均匀填满步骤四选择的定标容器，并通过压实使土壤密度接近于该类型土壤自然状态下的土壤密度；

步骤七、在定标容器的中心位置垂直插入土壤水分传感器的探头，直至探头全部没入土壤样品中，实时采集几个电信号后拔出探头，并将探头清洁干净；

步骤八、以探头的插入位置为中心，采集体积为V的土样，称其湿重W_We；

然后将土样放入烘箱中烘干，测量其干重W_Dry，再根据下面公式计算土样的体积含水量mv，其中，ρ_θ为水的密度：

步骤九、增加步骤六定标容器内的土壤样品的含水量，并确保含水量均匀；

步骤十、重复步骤七至步骤九，直到定标容器内的土壤样品的水分含量达到饱和；

步骤十一、将步骤七实测的几个电信号的平均值与对应土样的体积含水量mv进行线性拟合，并计算拟合线性方程的拟合系数R²和均方根误差RMSE，得到土壤水分传感器的定标方程；

步骤十二、如果步骤十一得到的定标方程的RMSE值大于0.02，重复步骤五至步骤十一，反之，以步骤十一得到的定标方程作为绝对定标方程。