[实用新型]一种基于频域反射法的管针式土壤含水率检测装置

摘要

本实用新型公开了一种基于频域反射法的管针式土壤含水率检测装置，涉及土壤含水率检测技术领域。以高频信号作为激励信号，根据电磁波传输理论中阻抗匹配的原理，测量高频衰减信号幅值，以反映待测土壤和探头阻抗的变化；同时测量土壤的容积密度和温度，根据含水率与高频衰减信号幅值、温度和容积密度的函数关系或温度和容积密度对含水率的修正方法，精确地获得土壤的含水率。基于该方法的装置包括管针式土壤含水率探头、50Ω同轴连接线、高频信号激励电路、电压检测电路、温度传感器、质量传感器、电源模块、微处理器和显示模块。利用本实用新型可消除土壤温度和容积密度对土壤含水率测量的影响，实现土壤含水率的准确、快速测量，且成本低。

主权项

一种基于频域反射法的管针式土壤含水率检测装置，其特征在于，包括管针式土壤含水率探头（1）、50Ω同轴连接线（2）、高频信号激励电路（3）、电压检测电路（4）、温度传感器（5）、质量传感器（6）、电源模块（7）、微处理器（8）和显示模块（9）；所述管针式土壤含水率探头（1）包括测量探针（10）、测量管（11）和测量手柄（12）；测量探针（10）位于测量管（11）中心，测量探针（10）和测量管（11）固定在测量手柄（12）上；所述温度传感器（5）嵌入安装于管针式土壤含水率探头（1）测量管（11）外侧；所述质量传感器（6）安装于管针式土壤含水率探头（1）的测量手柄（12）下端，质量传感器（6）的下端面为一个平面，可保证管针式土壤含水率探头（1）及其上附属部件以此平面为支撑倒立站稳；测量手柄（12）上对称布置有手把（19），与管针式土壤含水率探头（1）、温度传感器（５）以及质量传感器（6）相连的电缆（20）从一侧手把（19）中心穿出；所述50Ω同轴连接线（2）的中心导线的一端与管针式土壤含水率探头（1）的测量探针（10）相连，其屏蔽金属网线与管针式土壤含水率探头（1）的测量管（11）相连；50Ω同轴连接线（2）中心导线的另一端连接高频信号激励电路（3）；所述高频信号激励电路（3）包括高频信号发生芯片（16）、差分处理电路（17）和放大电路（18），用于产生管针式土壤含水率探头（1）所适用的高频信号；所述电压检测电路（4）包括高频滤波（13）、高频检波（14）和信号处理（15）模块，用于检测50Ω同轴连接线（2）与管针式土壤含水率探头（1）相连处的高频电压的幅值，以反映待测土壤和探头阻抗的变化；所述温度传感器（5）和质量传感器（6）分别用于采集所测土壤样品的温度和质量；所述微处理器（8）分别与电压检测电路（4）、温度传感器（5）和质量传感器（6）相连，用于处理电压检测电路（4）输出信号、温度传感器（5）输出信号和质量传感器（6）输出信号，计算土壤含水率；所述显示模块（9）与微处理器（8）相连，用于显示微处理器（8）输出的土壤含水率计算结果；所述电源模块（7）分别与高频信号激励电路（3）、电压检测电路（4）、温度传感器（5）、质量传感器（6）和微处理器（8）相连，为它们提供电源。