[发明专利]基于真有效值检测的土壤水分传感器

权利要求书

1.一种基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于，包括：电源滤波电路及依次连接的方波激励信号产生单元、信号衰减器、探针、真有效值检测器；

所述电源滤波电路，用于减小地电位跳跃和电源噪声，并为电路中各单元提供稳定、无纹波工作电压；

所述方波激励信号产生单元，用于产生方波信号；

所述信号衰减器，用于降低方波激励信号产生单元输出的方波信号的幅度，并将处理后的信号发送至探针；

所述探针为两针平行结构，置于待测土壤中进行测量；

所述真有效值检测器，用于将探针上的信号进行真有效值转换，以将探针上的波形信号以等效的直流电压输出，并作为整个传感器的输出信号。

2.根据权利要求1所述的基于真有效值检测的高频电容式土壤水分传感器，其特征在于：

所述方波激励信号产生单元包括有源晶振及施密特触发器；

所述有源晶振，用于产生单一频率的正弦波或方波高频信号；

所述施密特触发器，用于将有源晶振的输出信号整形成一标准方波信号。

3.根据权利要求2所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述电源滤波电路是由电阻R1、电容C1和电感L1组成的RLC滤波电路，电阻R1和电感L1并联，并联电路的一端与电源相连，并联电路的另一端与电容C1相连，电容C1的另一端接地。

4.根据权利要求2所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述有源晶振的输出频率为10MHz～400MHz；所述施密特触发器为型号为XC74UL14AA的集成电路，其输入端与所述有源晶振的输出端相连；所述信号衰减器为一电阻，其串联在施密特触发器与真有效值检测器之间。

5.根据权利要求2所述的基于真有效值检测的高频电容式土壤水分传感器，其特征在于：所述电源滤波电路、方波激励信号产生单元、信号衰减器及真有效值检测器均设于一主印刷电路板上，该探针由两个长条印刷电路板构成，长条印刷电路板上设有电接触区，长条印刷电路板与主印刷电路板电连接且为一体成型结构，探针通过电接触区采集信号并传至真有效值检测器。

6.根据权利要求5所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述探针长大于或等于1cm，宽大于或等于0.2cm，厚为0.8-2mm，两只探针的距离大于或等于0.2cm，且探针末端设计成三角形。

7.根据权利要求5所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述主印刷电路板与长条印刷电路板均为双层印刷电路板，长条印刷电路板上、下表面均涂覆有绝缘层，其至少其中一表面与绝缘层之间涂覆有铜层，该电接触区位于长条印刷电路板涂覆有铜层的表面的四周及长条印刷电路板的侧面，该铜层延伸至四周及侧面处。

8.根据权利要求2所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述真有效值检测器为型号为AD8361的集成电路，其输入端与一RC高通滤波器电路相连。

9.根据权利要求8所述的基于真有效值检测的土壤水分传感器，其特征在于：所述RC高通滤器电路中，电容C4的容量为1pF-0.1F，串联在真有效值检测器的输入端与探针之间；电阻R2为75Ω-95Ω，连接在电容C4与地线之间。

10.根据权利要求5所述的基于真有效值检测的高频电容式土壤水分传感器，其特征在于：土壤水分传感器通过一接线电缆作为其输入输出的接口，该接线电缆为互相屏蔽的三芯线，分别与传感器电路的电源输入端、信号输出端及地线相连；主印刷电路板及其上各单元外依次涂有防水胶及密封有橡胶外壳。