[发明专利]车载式土壤质构信息实时获取系统

说明书

本发明涉及土壤质地和结构识别相关技术领域，公开了一种车载式土壤质构信息实时获取系统，包括：土壤表面信息获取机构、土壤电导率获取机构以及土壤机械阻力获取机构；所述土壤表面信息获取机构用于根据土壤表面图像获取土壤表面特征；所述土壤电导率获取机构用于根据电流‑电压四端法获取土壤电导率，以DDS信号发生电路作为激励源；所述土壤机械阻力获取机构用于根据应变片电桥和压力传感器获取土壤机械阻力。该车载式土壤质构信息实时获取系统适于农田环境，可以在农田现场获得质构信息，满足了土壤理化信息快速测量的需要，为农田的种植规划的制定、田间管理及决策施肥等提供了可靠的基础依据。

技术领域

本发明涉及土壤质地和结构识别相关技术领域，特别是涉及一种车载式土壤质构信息实时获取系统。

背景技术

土壤质地是土壤物理性质之一。指土壤中不同大小直径的矿物颗粒的组合状况。土壤质地与土壤通气、保肥、保水状况及耕作的难易有密切关系；土壤质地状况是拟定土壤利用、管理和改良措施的重要依据。土壤表面粗糙度和孔隙度特征可以间接反应土壤质地信息。土壤结构是土壤物理性质之一。指土壤颗粒(包括团聚体)的排列与组合形式，影响着作物的透水、通气、扎根。它与土壤容重和紧实度密切相关，一般情况下用土壤容重和紧实度信息来表征土壤结构。在农田中实时快速获取土壤质地与构造信息对实现精细农业有重要意义。

获取土壤质地的标准方法为吸管法，它需要大量时间，而且由于需要加热与使用过氧化氢和磷酸钠，全程需要人工的操作以保证准确与安全，测定精度依赖实验室条件与操作熟练水平。

近些年还研究出了一些新方法，如：伽马射线法、筛析法、激光衍射法、扫描电镜法。此外也有很多新颖的研究，比如，凭借手动识别可以代替实验室分析，该方法仅靠手感，完全取决于操作者的经验，并没有普适性；利用vis-NIR技术估算质地；使用中红外的漫反射(DRIFT)技术获得光谱，确定了某地区五种典型土壤类型的光谱特征；使用遥感技术识别土壤类型。但是这些研究需要采用特定的昂贵仪器，而且大多也需要进行土壤的预处理，并不能做到真正的实时快速测量。

获取土壤结构时，由于其易破坏性，直接研究获取十分困难。土壤微形态法是较为传统的方式，但所需时间长。近些年X射线计算机断层扫描技术被应用到土壤结构的研究中。

通常用来表征土壤结构信息的土壤容重和紧实度的标准测量方法为：环刀法和圆锥仪指数法。两种方法都有极大限制性，测量过程繁琐费时且人力物力消耗大。近些年研究出了土壤紧实度仪器来测量土壤紧实度，但只能定点测量，无法连续；三维激光扫描仪法和伽马射线被用来测容重，但仪器较为昂贵。

发明内容

本发明实施例提供一种车载式土壤质构信息实时获取系统，用以解决或部分解决现有的获取土壤质构的方法测定精度和效率低下的问题。

本发明实施例提供一种车载式土壤质构信息实时获取系统，包括：土壤表面信息获取机构、土壤电导率获取机构以及土壤机械阻力获取机构；

所述土壤表面信息获取机构用于根据土壤表面图像获取土壤表面特征；所述土壤电导率获取机构用于根据电流-电压四端法获取土壤电导率，以DDS信号发生电路作为激励源；所述土壤机械阻力获取机构用于根据应变片电桥和压力传感器获取土壤机械阻力。

在上述方案的基础上，所述车载式土壤质构信息实时获取系统还包括用于获取与所述土壤表面图像相对应的经纬度的定位机构。

在上述方案的基础上，所述车载式土壤质构信息实时获取系统还包括数据采集卡；所述土壤电导率获取机构包括圆盘式电极；

所述压力传感器通过压力信号调节器与所述数据采集卡相连；所述应变片电桥通过电桥信号调节器与所述数据采集卡相连；所述圆盘式电极通过信号转换放大电路与所述数据采集卡相连；所述DDS信号发生电路与所述数据采集卡相连。