[实用新型]一种土壤温度、水分和电导率测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及土壤检测技术领域，具体涉及一种土壤温度、水分和电导率测量装置。

背景技术

土壤温度是指地面以下土壤中的温度，主要指与植物发育直接有关的地面下浅层的温度。土壤温度影响着植物的生长发育和土壤的形成，土壤中各种生物化学过程，如生物活动引起的生物化学过程和非化学过程，都受土壤温度的影响，温度过高过低都会使种植物受损。

土壤水是植物吸收水分的主要来源(水培植物除外)，植物种植离不开对土壤水分的测量。土壤水分类型分为四种，其有效性各不相同：①吸湿水，干土从空气中吸附水汽所保证的水，对植物无效；②膜状水，土壤颗粒表面所吸附的水分，对植物来说属于弱有效水分；③毛管水，是土壤毛管孔隙所吸附的水，它又根据是否与地下水相连分为毛管悬着水(未相连)与毛管支持水(与地下水相连)，对植物来说最珍贵；④重力水，多余水，是在土壤充气空隙中的水分，很快会流出，对植物基本无效，因此若能有效测出土壤中的含水量，在一定程度上，必然能促进种植物的生长。

现有技术中对土壤含水率的检测方法很多，如采集土壤样品称重的烘干称重法，能得出土壤的质量含水率和体积含水率。依据土壤含水率不同，其电阻也不同的电阻法。依据土壤含水率不同，其介电常数也不同的，由此发展出的频域分解法、时域分解法、驻波率法、电容法等，以测量土壤的介电常数，从而推算出土壤含水率。

土壤的电导率是土壤的一个重要参量，它与土壤质地、含盐量、有机物水平、阳离子交换水平、土壤压实度等影响作物产量的特性有着很好的相关性。因此，土壤电导率信息的获取对于确定各种田间参数空间分布的差异具有重要的意义。

目前，对土壤电导率的测量可分为实验室测量和现场测量两大类。土壤电导率的实验室测量具有较高的精度，但测量过程繁琐、耗时长、实时性差。土壤电导率的现场测量，有基于电磁感应原理的非接触式设计和基于“电流-电压法”的接触式设计。非接触式利用电磁感应原理，利用仪器产生交变电流，再用植入土壤中的线圈来感应土壤中磁场的变化，通过所测磁场的变化来表征土壤电导率值。而接触式的设计，则是通过电极激励产生恒定的电流，通过待测的土壤后，由于土壤介质不同，电导率的不同使得采集到的电压不同，由此获取土壤的电导率。

现有技术中往往对土壤温度、水分和电导率通过对应的仪器进行分别测量，以得出土壤中的温度、水分和电导率的数值，再对数值进行分析比对，此种测量成本高，耗时长，且容易出现误差，以造成对种植物的损坏。

发明内容

本实用新型提供一种土壤温度、水分和电导率测量装置，该装置是集土壤温度、土壤水分、土壤电导率测量为一体的检测装置，该装置结构简单，成本低廉，能同时测出土壤中的水分温度及电导率的同时达到数据准确的效果，大大缩短了对土壤温度、水分及电导率的测量时间，提高了测量效率。

为了实现上述发明目的，本实用新型提出了一种土壤温度、水分和电导率测量装置，主要包括传感器单元、数据采集和处理单元及MCU；所述传感器单元主要包括土壤温度传感器、土壤水分传感器和土壤电导率传感器；所述数据采集和处理单元主要包括电压转换电路、信号发生电路、信号处理电路、模数转换电路、485通信电路；

所述电压转换电路与外部直流电源相连，将外部直流电源提供的直流电进行电压转换电路转换后分别提供给信号发生电路、MCU、信号处理电路及485通信电路；

所述信号发生电路与信号处理电路相连，所述信号发生电路通过土壤介质的介电常数对土壤水分传感器充电；

所述信号处理电路将土壤水分传感器上储存的电量变化情况，通过信号处理电路的运算处理，转换为模拟电压值输出；

所述模数转换电路与信号处理电路相连；信号处理电路输出的模拟量，通过信号处理电路模数转换后，转换为数字信号，进行数据的存储和传送；

所述485通信电路与MCU相连，采集到的温度、水分和电导率的数值，通过485通信电路进行数据的传送；

所述土壤温度传感器的一端连有485传输线及电源线，温度传感器的另一端设有传感器接线端，接线端由三根探针组成，分别为左路探针、中路探针和右路探针，三根探针位置相互平行设置形成“川”字型三叉状探针结构，所述中路探针位于中间；

所述土壤水分传感器由位于中路探针左侧的左路探针及中路探针的地线组成或者由位于中路探针右侧的右路探针及中路探针的地线组成，土壤水分传感器上储存的电量，与土壤的介电常数和单位含水量成正比；