[发明专利]一种基于微波地面雷达的作物水分原位监测装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于微波地面雷达的作物水分原位监测装置及方法，属于微波应用技术领域，本发明采用腔体混频技术设计微波发射接收一体化雷达传感器，通过与地表平行的雷达辐射方式弱化地表层干扰，微波与作物相互作用后产生反射信号，发射波与反射波在空间叠加形成空间驻波，能量呈现周期分布，相关研究表明，驻波比及相位变化与作物的含水率及生长形态相关，因此利用上述装置微波探头对微波空间驻波进行连续测量，建立反演公式可实现作物含水率实时测量。本发明的测量装置能够对作物植株含水率进行快速、原位无损测量，使测量结果不受作物长势、种植密度、地表含水及起伏等因素影响，尤其适用于现代农业田间精准管理场景。

主权项

1.一种基于微波地面雷达的作物水分原位测量装置，其特征在于，包括传感器支架(1)、供电单元(2)、温度监测单元(3)、伺服电机单元(4)、丝杠导轨单元(5)、滑动平台(6)、微波探头(7)、信号控制单元(8)、被测作物(9)；其中，所述的传感器支架(1)垂直固定于大地之上，供电单元(2)固定安装于传感器支架(1)上，经内部变压输出为系统各单元提供所需的直流电压信号；温度监测单元(3)、信号控制单元(8)均固定安装于传感器支架(1)上，温度监测单元(3)的温度信号线与信号控制单元(8)相连；伺服电机单元(4)与丝杠导轨单元(5)横置安装于传感器支架(1)上，并与地面保持水平，伺服电机单元(4)的电机信号线与信号控制单元(8)相连，当有控制信号输入时，由伺服电机单元(4)的电动机将电能转换为动能，牵引丝杠导轨单元(5)的滚珠丝杠转动；滑动平台(6)安装于丝杠导轨单元(5)之上，随着滚珠丝杠的转动，滑动平台(6)可以沿着直线导轨水平自由移动；微波探头(7)固定安装于滑动平台(6)的上方，面向被测作物(9)方向辐射微波信号，测量时不与作物直接接触，由微波探头(7)输出的测量信号输出至信号控制单元(8)；信号控制单元(8)对伺服电机单元(4)进行控制，并采集微波探头(7)及温度监测单元(3)的测量输出信号，进行相应的运算处理转换为含水率数值，通过无线模块将数据回传至控制中心。