[发明专利]土壤三参数测量方法及系统

权利要求书

1.一种土壤三参数测量方法，其特征在于，该方法包括步骤：

S1.将探针插入到待测土壤中，系统上电，开始测量；

S2.向所述探针发射固定频率的高频信号；

S3.获取所述探针在接收到所述高频信号后形成的反射信号与 所述高频信号叠加而成的交变电压信号，并对所述交变电压信号进行 处理，将其转换为直流电压信号；

S4.根据所述交变电压信号与土壤含水量的对应关系，计算所述 土壤含水量；

S5.根据所述反射信号以及所述高频信号，计算土壤的电导率， 同时获取土壤温度信息；

S6.根据所述土壤温度信息，对所述土壤电导率进行校准，完成 土壤三参数的测量；

所述步骤S3中对所述电压信号的处理以及转换是通过两级差分 放大电路实现，所述两级差分放大电路包括：

第I级差分放大电路，由运算放大器a组成，用于对输入信号进行 差分处理；

第II级信号放大电路，由运算放大器b组成，用于对所述第I级差 分放大电路处理后的信号进一步放大，并将其转换为直流电压输出。

2.如权利要求1所述的土壤三参数测量方法，其特征在于，所 述探针上安装有温度传感器，用于采集土壤温度信息。

3.一种土壤三参数测量系统，其特征在于，该系统包括：

信号发生单元，用于发射固定频率的高频信号；

传输单元，与所述信号发生单元相连，用于信号的传输；

探针，与所述传输单元相连，用于在接收到所述高频信号后形成 反射信号，所述探针上安装有温度传感器；

信号处理单元，与所述信号发生单元、传输单元相连，用于对所 述高频信号以及所述反射信号叠加而的交变电压信号进行差分放大 处理，将其转换为直流电压信号；

控制单元，与所述温度传感器、信号处理单元相连接，根据内嵌 的公式进行土壤含水量、电导率的计算，以及根据所述温度传感器采 集到的土壤温度信息对求得的电导率进行校准；

该系统还包括：

通信单元，与所述控制单元相连，负责对外的数据通信，将测量 结果传输到任意的数据采集装置中；

电源单元，与系统各部分相连为其提供电源。

4.如权利要求3所述的土壤三参数测量系统，其特征在于，所述 探针进一步包括：

底座；

固定于底座中心位置的中心探针；

外围探针，均匀分布于底座圆周外围，平行于所述中心探针，且 与所述中心探针通过同样固定于所述底座上的绝缘层绝缘；

温度测量孔，设置与所述底座上，用于安装温度传感器。

5.如权利要求3所述的土壤三参数测量系统，其特征在于，所述 信号处理单元，包括：

第I级差分放大电路，由运算放大器a组成，用于对输入信号进行 差分处理；

第II级信号放大电路，由运算放大器b组成，用于对所述第I级差 分放大电路处理后的信号进一步放大，并将其转换为直流电压输出。

6.如权利要求3-5任一项所述的土壤三参数测量系统，其特征在 于，所述中心探针、外围探针以及所述底座均由不锈钢材料制成。

7.如权利要求3-5任一项所述的土壤三参数测量系统，其特征在 于，所述信号发生单元为高频晶振，所述输送单元为高频同轴电缆。

8.如权利要求7所述的土壤三参数测量系统，其特征在于，所述 高频同轴电缆分为内外两层，内层为信号传导层，外层为屏蔽层，所 述信号传导层与所述中心探针以及信号处理单元相连接，所述屏蔽层 与所述外围探针以及所述电源单元相连接。