[发明专利]具有电导率补偿特性的低频电容土壤水分检测方法

摘要

本发明公开了一种具有电导率补偿特性的低频电容土壤水分检测方法，传感探头采用印制电路板工艺的平面四电极结构，构成电容/电导率复用感应极板，并由多个相同复用感应极板按一定间隔排列构成剖面式传感探头。单片机分时控制交流恒流源和直流恒流源给复用感应极板供电。直流恒流源给复用检测电极充放电时，通过AD采集电路检测复用检测电极电压值，得到电容值与水含量的对应关系；交流恒流源给激励电极供电时，通过AD采集电路检测复用检测电极电压值，得到被测土壤电容值所对应的电导率；通过电导率的差值与水分的差值的比例关系，确定电导率影响的水分校准值；最后利用电导率影响的水分校准值对实际测量的水分值进行修正。

主权项

1.一种具有电导率补偿特性的低频电容土壤水分检测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、建立检测系统插入土壤内的传感探头采用平面四电极结构，构成电容/电导率复用感应极板，其中中间两个电极为复用检测电极，外部两个电极为激励电极；一个复用检测电极和一个激励电极接地，另一个激励电极连接交流恒流源，另一个复用检测电极并接真有效值转换电路、直流恒流源及电压放大器正输入端，交流恒流源连接双极性正弦信号源，真有效值转换电路和电压放大器输出端连接AD采集电路；(2)、建立电容值与水含量关系式、电导率与电容值关系式单片机分时控制交流恒流源和直流恒流源给电容/电导率复用感应极板供电；在一个实验周期内，直流恒流源给复用感应极板充放电时，经过电压放大器由AD采集电路进行电压采集，由得到电容值，通过标准称重法得到土壤水含量，建立电容值与水含量的关系θ＝φ(c)；在进行的两次实验周期内，分别获得两个关系式θ₁＝φ₁(c)，θ₂＝φ₂(c)；在一个实验周期内，交流恒流源给复用感应极板供电时，通过真有效值检测电路转换为直流电压再由AD采集电路进行电压采集，得到电导率EC，建立电导率与电容值的关系EC＝η(c)；在进行的两次实验周期内，分别获得两个关系式EC1＝η1(c)，EC2＝η2(c)；(3)、实际测量过程中，在相同电容情况下电导率的差值与水分的差值存在比例关系，从而获得实际测量时电导率影响的水分校准值其中，EC₀为实际检测时的电导率，c₀为实际检测时的电容值；在首次实验周期内得到的θ1＝φ1(c)和EC1＝η1(c)关系式作为基准关系θr、ECr；基准值φ₁(c₀)与校正值θ_e之和即为实际检测时的水分标准测量值θ₀，