[实用新型]一种土壤含水率红外检测系统

说明书

一、技术领域：本实用新型涉及土壤含水率检测技术领域，特别涉及一种红外非接触的土壤含水率检测系统。 

二、背景技术：

水资源是制约我国西北干旱、半干旱地区农业生产最重要的因素之一，土壤含水率监测不仅具有较高的理论研究价值，而且对当地的农业生产实践也具有至关重要的指导意义。因此，及时并且准确地采集和监测土壤水分含量具有非常重要的意义。 

国内外土壤含水率的测定方法，主要有遥感法、烘干法、中子法、介电法等。烘干法是目前国际上公认的标准方法，测得结果准确且精度高，但操作手段复杂、测量过程繁琐，无法在田间实时、在线地连续测量；中子法可实现野外的定点连续测量，但中子存在辐射性问题，安全性差，体积较大，在测量表层土壤水分时误差较大；介电法具有快速、准确、安全等特点，但仪器价格较高且体积较大，使用不便；遥感法是一种大范围大尺度的宏观测定方式，所需要的资金比较多，对于测量小面积的土壤水分不具备实用性。 

三、发明内容：

1、发明目的：针对现有的土壤含水率检测技术存在的问题与缺陷，本实用新型提供一种土壤含水率红外检测系统，其目的是利用土壤含水率与土壤温度及影响因素太阳辐射率、环境温湿度的数学模型实现土壤含水率快速、准确的检测。 

2、技术方案：本实用新型采用的技术方案是一种土壤含水率红外检测系统，包括土壤温度检测模块、太阳辐射检测模块、环境温湿度传感器、模数转换模块、键盘输入和液晶显示。其特征在于：所述土壤温度检测模块包括光学系统、 光电探测器和温度信号检测及处理；所述太阳辐射检测模块包括光电传感器和光电信号检测及处理；所述模数转换模块包括土壤温度A／D转换和太阳辐射A／D转换；所述土壤温度检测模块和太阳辐射检测模块分别与模数转换模块连接；所述光电传感器与光电信号检测及处理连接，所述光电信号检测及处理与A／D转换连接；所述光学系统与光电探测器连接，所述光电探测器与温度信号检测及处理连接，所述温度信号检测及处理与A／D转换连接；所述温湿度信号检测及处理与主控制器连接；所述模数转换模块与主控制器连接；所述液晶显示、键盘输入分别与主控制器连接。 

所述光学系统采用的是透射式光学系统，光学部分选用菲涅尔透镜作为汇聚红外光的镜头。菲涅尔透镜就是在透镜的一侧有等距的齿纹，通过这些齿纹，可以达到对指定光谱范围光带通的作用，其主要作用就是把探测目标辐射的红外线有效地集中到光电探测器的滤光片上。 

所述光电探测器采用热释电传感器。 

所述环境温湿度传感器采用数字式温湿度传感器DHT22。 

所述光电传感器采用硅光电池。 

所述模数转换采用16位模数转换器AD7705。 

所述主控制器采用AT89S52单片机芯片。 

所述温湿度信号检测及处理，接收数字式温湿度传感器信号，直接与主控制器连接。 

所述的液晶显示采用汉字图形显示装置，主要用于显示土壤温度值、太阳辐射率、环境温湿度及计算后的土壤含水率值。 

所述的键盘输入包括土壤温度显示键、太阳辐射率显示键、环境温湿度显示键、土壤含水率的测量键与显示键以及数据保存键。 

3、优点及效果：通过本实用新型的实施，优点主要包括以下方面： 

1)该土壤含水率红外检测系统与传统的土壤含水率测量方法相比，能实现非接触式测量； 

2)该土壤含水率红外检测系统，可快速、准确、实时、在线显示测量数据； 

3)该土壤含水率红外检测系统，综合考虑了太阳辐射率、环境温湿度影响因素，提高了实际测量中的检测精度。 

四、附图说明；

图1为本实用新型检测系统的结构框图。 

图2为本实用新型检测系统的光电传感器9的结构简图。 

图3为本实用新型检测系统的光学系统4的结构简图。 

图4为本实用新型检测系统的主控器13的电路图。 

图5为本实用新型检测系统的温度信号检测及处理6的电路图。 

图6为本实用新型检测系统的光电信号检测及处理10的电路图。 

图7为本实用新型检测系统的温湿度信号检测及处理12的电路图。 

图8为本实用新型检测系统的液晶显示14的电路图。 

图9为本实用新型检测系统的键盘输入15的电路图。 

图10为本实用新型检测系统的模数转换模块的电路图。 

图11为本实用新型检测系统的手持式装备盒19的结构示意图。 

五、具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明：