[发明专利]一种非侵入式测量土壤水分的测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种非侵入式测量土壤水分的测量方法及装置，该测量装置包括：传感器，用于采集待测土壤不同深度的电磁信号、待测土壤表面温度以及测量装置与水平面之间的倾斜角度；信号调理器，用于调理电磁信号、土壤表面温度以及倾斜角度；微控制器，用于获取调理后的电磁信号，计算得到不同深度的土壤水分含量并存储，还用于获取调理后的土壤表面温度并存储，还用于获取调理后的倾斜角度，自动校准土壤水分含量的深度，得到校准值；通信装置，用于输出不同深度的土壤水分含量、土壤表面温度和校准值。本发明实现了对多层土壤水分含量的非侵入式测量，不会对土壤环境产生破坏，并且具有测量速度快，测量过程便捷，测量深度广的优点。

技术领域

本发明涉及水分测量领域，尤其涉及一种非侵入式测量土壤水分的测量方法及装置。

背景技术

在环境生态、农业和水利等领域，通常采用土壤水分传感器自动测量不同深度土壤水分。土壤水分传感器通常是采用时域反射技术(Time Domain Reflectometry，TDR)、频域反射技术(Frequency Domain Reflectometry，FDR)、时域透射测量法(Time DomainTransmissometry，TDT)等基于介电常数的电磁测量方案，将传感器的感应电极插入到土壤中，在被测土壤区域内产生电磁波振荡，根据被测土壤区别的介电常数，得到被测土壤区域的水分含量。

如果要测量不同土层的水分含量，需要将传感器安装到相应的土壤层中，不利于快速移动式测量，并且部分针式传感器埋入土壤中后会废弃在土壤中，容易破坏土壤环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种非侵入式测量土壤水分的测量方法及装置，用以解决快速、多深度测量土壤水分的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种非侵入式测量土壤水分的测量装置，包括：

传感器，用于采集待测土壤不同深度的电磁信号、土壤表面温度以及所述测量装置与水平面之间的倾斜角度，所述倾斜角度为所述测量装置与水平面之间的夹角；

信号调理器，与所述传感器连接，用于调理所述电磁信号、所述土壤表面温度以及所述倾斜角度，所述土壤表面温度以及所述倾斜角度均为信号形式，所述调理就是对采集得到的所述电磁信号、所述土壤表面温度以及所述倾斜角度的原始信号进行放大、滤波等操作，使其转换为标准信号；

微控制器，与所述信号调理器连接，可以采用MCU芯片中的任一种，用于获取调理后的所述电磁信号，根据所述电磁信号通过预置的算法计算得到不同深度的土壤水分含量并存储，还用于获取调理后的所述土壤表面温度并存储，还用于获取调理后的所述倾斜角度，根据所述倾斜角度自动校准所述土壤水分含量，得到校准值并存储；

通信装置，与所述微控制器连接，用于输出所述土壤水分含量、调理后的所述土壤表面温度、所述校准值，可以采用GPRS无线通信传输模式进行信息输出。

各装置/器件的连接方式可以分为有线连接和/或无线连接方式，例如，有线连接包括以电力线、标准串口RS485或以太网RJ45为接口的有线连接；无线连接包括基于Zigbee、Z-wave、Wifi或GPRS无线通信传输模式的无线连接。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种非侵入式测量土壤水分的测量装置，实现了对多层土壤水分含量的非侵入式测量，不会对土壤环境产生破坏，并且具有测量速度快，测量过程便捷，测量深度广的优点。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述传感器包括：

水分传感器，用于采集待测土壤不同深度的所述电磁信号；

温度传感器，用于采集所述土壤表面温度；