[发明专利]一种土壤含水率超声波测量装置及测量方法

说明书

本发明公开一种土壤含水率超声波测量装置及测量方法，该方法包括以下步骤：通过含水率探头测得土壤含水率θ；计算该土壤含水率下的超声波的传播速度V_土；重复多次上述操作，建立数据库；将测量装置放在待测量的土壤之上；记录第二超声波接收器接收到信号的时间t₁，计算该位置的超声波传播速度V₁；将滑块往下移动Δh；记录第二超声波接收器接收到信号的时间t_2记录；计算第二超声波接收器接收到信号的时间t_2计算，并判断t_2计算是否等于记录得到的时间t_2记录；将该层的厚度和含水率记录在后台；按照上述操作测量，得到每一层土壤的含水率以及厚度，构建变化曲线。本发明不但可以获得土壤含水率沿土壤深度方向的变化曲线，还避免了探头锈化和腐蚀。

技术领域

本发明涉及土壤含水率测量装置及方法，具体涉及一种土壤含水率超声波测量装置及测量方法。

背景技术

土壤含水率是土壤的湿度指标，精准的土壤含水率测量，对于植被的生长有至关重要的作用。在实际生产作业中，湿度传感器的探头埋在供农作物生长的土壤中，与土壤直接接触，以便直接获得真实的数据，埋在土壤中的探头通过数据线与外界的传感器本体连接，从而实时传输湿度信息。

进一步，当探头插入土壤中，与土壤长时间接触，这样容易与土壤中的空气、水分和微量元素等发生氧化现象，从而导致锈化和腐蚀，使得测出的数据不准确，从而影响探头的精度。而且，现有的测量含水率的方法和探头，都只能测量一个点或者很小范围的含水率，无法测量出含水率沿土壤深度的变化，导致无法精确地进行灌溉，这对植被生长有着很大的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种土壤含水率超声波测量方法，该超声波测量方法采用非接触的测量方法，不但可以避免了探头锈化和腐蚀，也可以获得土壤含水率沿土壤深度方向的变化曲线。

本发明的另一个目的在于克服上述存在的问题，提供一种土壤含水率超声波测量装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种土壤含水率超声波测量装置，包括含水率探头和动态传感机构，所述含水率探头设置在外壳上；所述外壳可拆卸地设置在安装机架上；

所述动态传感机构包括超声波发射器、超声波接收器和升降驱动机构，所述超声波发射器设置在安装机架上的顶部；

所述超声波接收器包括第一超声波接收器和第二超声波接收器，所述第一超声波接收器设置在外壳上，所述第一超声波接收器与含水率探头位于同一高度；所述第二超声波接收器设置在升降驱动机构的驱动端上。

本发明的一个优选方案，其中，所述升降驱动机构包括升降驱动电机和升降传动组件，所述升降驱动电机固定设置在安装机架的上端；所述升降传动组件包括丝杆和丝杆螺母，所述第二超声波接收器设置在丝杆螺母上，所述丝杆螺母构成用于携带第二超声波接收器上下移动的滑块。

本发明的一个优选方案，其中，所述安装机架包括竖直段和水平段，所述超声波发射器设置在水平段上，所述外壳设置在竖直段的外侧。

本发明的一个优选方案，其中，所述第一超声波接收器与含水率探头均设置在外壳的上端，其中，所述第一超声波接收器设置在外壳的内腔壁上，所述含水率探头位于外壳的内壁上。由于表层的含水率的变化是最快的，所以将含水率探头设置在上端，以便用来记录含水率与速度的关系。

一种土壤含水率超声波测量方法，包括建立含水率对照数据库的方法和土含水率实时测量的方法：

其中，建立含水率对照数据库的方法包括以下步骤；