[发明专利]利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法

说明书

本发明公开了利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法，保持原有TDR检测系统不变；建立纯水介电模型；建立多孔固态基质介电模型；建立盐水介电常数、电导率、温度与含盐量模型；将被测样品视为多孔固液混合物，建立固‑液混合模型，建立介电实部、含水率与电导率三者间关系；得出粉砂质、三类土壤盐渍土精校正快速计算公式，本发明属于农业检测技术领域，具体是指一种利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法，解决了TDR技术在中度、重度盐渍化区域土壤含水率测定中的快速标定问题以及度数漂移问题。

技术领域

本发明属于农业检测技术领域，具体是指利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法。

背景技术

农业部发布的农业行业标准《土壤水分测定法》(NYT 52-1987)给出了重量分析法精确测量土壤含水量的方法。但其缺点是需要对土壤进行取样、破坏，并需要实验室内较长时间处理，难以现场快速标定土壤含水率。

近年来流行的探地雷达技术(Time Domain Reflectometry，TDR)技术适用于快速、无损探测土壤含水率，在大范围的水体分布原位调查中，具备灵活性大、方便实时实地测量等优点。但在我国河口三角洲(黄河三角洲、辽河三角洲)、河套平原以及新疆等中度、重度盐渍化区域，由于蒸发量高，土壤溶液常以高浓度盐溶液，甚至饱和盐溶液状态存在。高浓度盐溶液电磁状态主要由土壤可溶性盐成分等主导，常出现传感器在高盐土壤中的监测值异常问题。

发明内容

为了解决上述难题，本发明提供了利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法，解决了TDR技术在中度、重度盐渍化区域土壤含水率测定中的快速标定问题以及度数漂移问题。

为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：利用电磁损耗高精度快速标定中重度盐渍土含水率的方法，包括如下步骤：

1)保持原有TDR检测系统不变：检测系统一般由脉冲产生电路、采样电路、同轴电缆与探针三部分组成，测定时，具有快速上升沿的阶跃脉冲在电路中产生，脉冲经电缆传导至探针，探针前端开路，脉冲在探针前端开路处全反射，在采样电路中记录脉冲幅度随着时间变化的波形，进而推算介质的表观介电常数；

2)建立纯水介电模型：利用纯水介电高频介电常数(ε_sw∞＝4.9)，其中，土壤基质ε_S、自由水ε_fw、束缚水ε_bw与空气ε_a＝1；

3)建立多孔固态基质介电模型：

ε_s＝(1.01+0.44ρ_s)²-0.0062；

4)建立盐水介电常数、电导率、温度与含盐量模型：

其中，σ为液体盐溶液电导率，ε_sw∞为介电常数高频值是常量，与纯水介电高频值数量一致，ε_sw∞＝4.9，τ_sw为弛豫时间；

5)将被测样品视为多孔固液混合物，建立固-液混合模型，建立介电实部、含水率与电导率三者间关系：

6)给定粉砂质壤土、壤质砂土、砂壤土三类被测土壤质地，不同ρ_s，同一土壤类型ρ_s空间变异性较小，可通过经验识别砂土、粉砂质壤、砂壤土等类型，并估算或实验室精测量数值；得出粉砂质、三类土壤盐渍土精校正快速计算公式。