[发明专利]一种基于原状土柱的电容式土壤水分传感器校准方法

说明书

本发明公开了一种基于原状土柱对铜环电容式土壤水分传感器进行校准的方法，通过现场采集原状土柱，在实验室浸泡至饱和后取出，让土壤水分自然散失，用称重法定期称量原状土柱重量，同时记录土壤水分传感器原始测量值，并通过拟合最终得到校准公式。经本发明方法校准后的电容式土壤水分传感器最终输出的数据精确度高，误差小。

技术领域

本发明属于水分传感器校准技术领域，具体涉及一种采用原状土柱对电容式土壤水分传感器进行校准的方法。

背景技术

土壤水分传感器在现场安装后，需要针对现场土壤对土壤水分传感器进行校准，以便校准关系式。土壤水分传感器现场校准方法是一项步骤繁杂的工作，如果校准过程不够精确，则安装之后的土壤水分传感器采集到的数据也会与实际值有较大误差，因此，校准过程中操作步骤是否规范，直接影响到土壤水分传感器的工作效果。目前，尚欠缺针对土壤水分传感器进行校准的科学方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种基于原状土柱对铜环电容式土壤水分传感器进行校准的方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于原状土柱的电容式土壤水分传感器校准方法，包括以下步骤：

步骤A，采用取土装置采集合适大小的原状土柱；

步骤B，将PVC护管置于原状土柱表面中心位置，在PVC护管顶部放置尼龙垫块，敲击尼龙垫块将PVC护管压入土壤中，取出PVC护管中的土壤，清洁PVC护管内壁；

步骤C，用尼龙滤布包裹取土刀底部，将包裹尼龙滤布的土柱放入底部铺沙的盆中，将水注入盆中；

步骤D，将泡至饱和的土柱从盆中取出，沥水后，清理干净PVC套管内壁，在PVC套管中插入铜环式传感器，测量传感器原始测量频率值f₁，将铜环传感器取出，称得饱和状态下的土柱重量G₁；

步骤E，将称重后的土柱放在细沙上自然失水，定期监测土柱的重量G_i和传感器输出频率f_i，经过自然失水后，得到若干组土柱重量数据和传感器输出频率数据；

步骤F，取下PVC套管和不锈钢环刀，将土壤取出敲碎，用烘干法测量干土重W_g；

步骤G，根据式(1)计算各次测量土壤样本的重量含水量ω_i，根据式(2)计算土壤干容重γ，根据式(3)计算各次测量土壤样本的体积含水量θ_i：

θ_i＝γ×ω_i (3)

其中，

W_i——第i次监测，湿土重量，单位为g；

W_g——原状土干土重，单位为g；

步骤H，以体积含水量θ_i作为y轴，传感器输出频率f_i对应的归一化频率SF_i作为x轴，进行拟合，得到土壤校准公式，其中，归一化频率SF_i通过公式(4)计算：

进一步的，所述步骤A中取土步骤具体如下：将取土环刀加压盖，均匀敲击压盖将取土环刀压入土壤，当压盖中圆孔有土渗出，取下压盖，用切土刀将凸出取土环刀的土壤削平，盖上底盖，用铁锹铲去周围土壤，将取土环刀挖出翻转，用切土刀将凸出取土环刀的土壤削平，盖上顶盖。

进一步的，所述步骤C中注水后水面高度距土柱上沿1CM。