[发明专利]一种基于相位检测原理的土壤含水量测试仪及其方法

权利要求书

1.一种基于相位检测原理的土壤含水量测试仪，其特征在于，所述测试仪包括：

高频正弦信号发生器，用于产生单一频率的高频正弦电压信号；

信号分离电路，与所述高频正弦信号发生器相连，用于将所述高频正弦信号发生器产生的高频正弦电压信号分离为参考信号和测试信号；

探针，通过同轴电缆与所述信号分离电路的测试信号输出端连接，并用于置于待测土壤中以反射测试信号；

环形器，与所述信号分离电路相连，用于作为所述测试信号的信号通道，并作为所述测试信号在探针末端被反射回来后的反射信号的信号通道；

相位检测器，分别与信号分离电路和环形器连接，用于接收信号分离电路发送的参考信号及环形器发送的反射信号，并将二者的相位差直流电压信号输出给模数转换电路；

模数转换电路，与所述相位检测器连接，用于将相位检测器产生的直流电压信号变换成数字信号后输入微处理器；

微处理器，用于控制所述高频正弦信号发生器的工作频率，及根据所述模数转换电路输出的数字信号计算出测试信号在探针上的传播时间，并根据该传播时间利用公知经验公式计算出土壤含水量。

2.如权利要求1所述的土壤含水量测试仪，其特征在于所述高频正弦信号发生器包括由石英晶体振荡器、鉴频鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和分频器组成的锁相环电路。

3.如权利要求1所述的土壤含水量测试仪，其特征在于，所述测试仪还包括一微处理器外围电路，该外围电路由与微处理器连接的LCD显示、键盘、存储器、USB接口组成，用于提供人机操作界面和数据通信接口。

4.如权利要求1所述的土壤含水量测试仪，其特征在于，所述探针的探针针体和探针末端覆盖着厚度为1mm的PVC绝缘涂层。

5.如权利要求3所述的土壤含水量测试仪，其特征在于，所述探针的探头与同轴电缆的连接处设有尺寸大小适中的使得其在探头外壳材料中的特征阻抗与同轴电缆特征阻抗相等的连接铜柱。

6.一种利用如权利要求1～5之任一所述的土壤含水量测试仪测量土壤含水量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：利用高频正弦信号发生器产生单一频率的高频正弦电压信号；

S2：利用信号分离电路将所述高频正弦信号发生器产生的高频正弦电压信号分离为参考信号和测试信号；

S3：将上述参考信号发送给相位检测器，并将测试信号通过环形器传输至探针末端后反射回来的反射信号通过环形器传输至相位检测器；

S4：利用相位检测器将参考信号和反射信号的相位差直流电压信号输出给模数转换电路；

S5：利用模数转换电路将相位检测器产生的相位差直流电压信号变换成数字信号后输入微处理器；

S6：利用微处理器根据所述模数转换电路输出的数字信号计算出测试信号在探针上的传播时间，并根据该传播时间利用公知经验公式计算出土壤含水量。