[发明专利]一种混沌时域反射土壤含水量测量装置及方法

摘要

本发明涉及一种土壤含水率的测量系统，特别是涉及一种基于混沌时域反射法的土壤水分测量装置和测量方法。解决了传统TDR技术利用阶跃脉冲作为测试信号存在的反射点难以确定，系统复杂、成本高的不足。一种利用混沌信号作为测试信号的土壤含水量测量装置，包括混沌信号源，信号分配器，T型同轴连接器，同轴传输线，测量探针，双通道数据采集卡，微控制单元，电源单元，数据显示单元。和脉冲TDR相比，不需要复杂且价格高昂窄上升沿阶跃信号发生器和高精度时间基准，取而代之的是结构简单、价格便宜、性能稳定的混沌信号源。采用相关运算解调宽带混沌信号在探头中的传播时间，反射峰值尖锐陡峭，极易确定反射点的位置，提高测量精度。

主权项

一种基于混沌时域反射的土壤含水量测量装置，包括：混沌信号源(1)，用于产生宽带混沌测试信号；信号分配器(2)，与所述混沌信号源(1)信号输出端相连，将其产生的混沌信号分为两路；T型同轴连接器(3)，与所述信号分配器(2)的一路信号输出端相连，用于将混沌测试信号输入测量探针(5)，并将经测量探针(5)反射的混沌信号被传输到数据采集卡(6)；测量探针(5)，插入待测土壤中，经同轴传输线(4)与所述T型同轴连接器(3)相连，接收来自信号分配器(2)分路的混沌信号作为测试信号；双通道高速数据采集卡(6)，与所述信号分配器(2)的第二路信号输出端相连，接收来自信号分配器(2)分路的混沌参考信号；并与所述T型同轴连接器(3)相连，接收所述测量探针(5)始末端反射回的两路混沌反射信号；并分别进行AD转换，得到混沌参考信号和叠加的混沌回波信号的数字信号，并将其发送到微控制单元(7)；微控制单元(7)，与所述双通道高速数据采集卡(6)相连，接收采样后的混沌参考信号和混沌反射信号，并在相应软件的支持下进行相关解调运算，求出两路反射混沌信号的传输时间差，由传输时间差得到土壤的介电常数，根据该介电常数得到土壤的单位容积含水率。