[发明专利]一种适用不同土壤深度的土壤水分检测仪

说明书

技术领域

本发明属于农业科学技术领域，尤其涉及一种土壤水分检测仪。

背景技术

土壤水分是影响农作物生长的重要因素之一，它与农作物的生长状况密切相关。在精细农业生产中，需要长期监测和及时获取土壤中的水分含量信息，以实现精准灌溉，从而达到既能满足农作物的生理需水要求，又不造成水资源的浪费，这就需要一种土壤水分测试装置。

土壤水分的测量方法有：烘干法、中子法、电阻法、电容法、TDR(时域反射法)、FDR(频域反射法)和SWR(驻波法)。烘干法测量精度高，但需取样测量，而且测量周期长，不适合实时测量；中子法是氢原子对中子源发射的射线的吸收作用进行测量的，精度高且实时性强，但技术复杂而且中子射线会对环境和人类造成伤害；电阻法和电容法是利用土壤的介电特性来间接测量的，速度快，但对土壤的适应性较差；TDR和FDR是国外的专利技术，测量精度很高，但是电路复杂、技术难度大，导致成本极高，达到数千甚至上万美元；SWR法采用精密信号源，通过测量驻皮率的方法，可使成本降至几百元，但对于在农业推广应用而言，成本还是偏高。综合考虑技术难度、成本、精度、实时性等因素，当前土壤水分测量方法中，以介电方法较为普遍。但目前各种商品化介电法土壤水分传感器以针式结构居多，该结构具有几何结构简单、制作方便等特点，但受探针强度的影响，探针的长度不能太长，从而限制了测量的土层深度的范围；此外，由于传感器的外形尺寸等原因，不便将其埋入土壤深层进行测量。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于解决现有技术的缺陷，提供一种成本低、结构简单、能实时测量且适用不同土壤深度的土壤水分检测仪。

本发明采用的技术方案如下：

一种适用不同土壤深度的土壤水分检测仪，包括土壤水分传感器和与土壤水分传感器通讯连接的数据采集显示仪表，土壤水分传感器包括外壳，外壳分为通过环氧树脂密封的前壳体和后壳体两部分，外壳内部设有电子线路器件板和屏蔽电缆，电子线路器件板上集成有通过时钟电路产生震荡的无源晶振，无源晶振依次连接有施密特触发器、信号衰减器、探针、真有效值检测器以及用于提供稳定、无纹波工作电压的电源滤波电路，

所述施密特触发器，用于将无源晶振的输出信号整形成一标准方波信号；

所述信号衰减器，用于降低方波激励信号产生单元输出的方波信号的幅度，并将处理后的信号发送至探针；

所述探针采用3PE防腐钢，至少为一根，每根探针均包含正极和负极两部分，置于待测土壤中进行不同土壤深度的土壤水分测量；

所述真有效值检测器，用于将探针上的信号进行真有效值转换，以将每根探针上的波形信号以等效的直流电压输出到数据采集显示仪表进行显示；

当探针数量为两根以上时，探针相互平行、间距相同且长度不等，可同时检测不同土壤深处的水分情况。

进一步的，探针由两个长条印刷电路板构成，长条印刷电路板上设有电接触区，长条印刷电路板与电子线路器件板电连接且为一体成型结构，探针通过电接触区采集信号并传至真有效值检测器。

进一步的，所述探针长大于或等于1cm，宽大于或等于0.2cm，厚为0.8-2mm，两只探针的距离大于或等于0.2cm，且探针末端设计成三角形。

进一步的，电子线路器件板与长条印刷电路板均为双层印刷电路板，长条印刷电路板上、下表面均涂覆有绝缘层，其至少其中一表面与绝缘层之间涂覆有铜层，该电接触区位于长条印刷电路板涂覆有铜层的表面的四周及长条印刷电路板的侧面，该铜层延伸至四周及侧面处。

进一步的，所述电源滤波电路是由电阻R1、电容C1和电感L1组成的RLC滤波电路，电阻R1和电感L1并联，并联电路的一端与电源相连，并联电路的另一端与电容C1相连，电容C1的另一端接地。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：