不同森林类型土壤含水率及环境因子测定仪器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土壤含水率测定仪器，具体涉及不同森林类型土壤含水率及环境因子测定仪器，属于森林土壤及环境因子检测技术领域。
【背景技术】
[0002]土壤含水率一般是指单位重量土壤中所含水分重量的百分比，是土壤中水分的直接反映。其大小影响着土壤的物理和化学特性，制约着土壤中养分的溶解、转移、吸收及土壤中微生物的活动，对植被生产力产生重要作用，同时土壤中水分是植被耗水的直接来源，对植被的生理活动有着重要影响。因此，一定程度上来说土壤水分状况决定着植被类型的格局，同时也决定着植被的稳定性，是植被生长和分布格局的重要驱使因素之一。土壤含水率在时间序列上是一连续变化过程，这一过程受到降雨、植被截留、植物蒸腾、土壤蒸发、地表径流、地下渗漏等多种因素的综合作用，对土壤含水率及地表温湿度、光照强度、地表风向风速、地下温度、降水等因子长期连续监测是生态、林业、水文、环境和水土保持等工作中的一个重要工作。土壤含水率决定了一个地区的植被覆盖类型，同时不同的植被覆盖类型也影响着土壤含水率的变化，研宄土壤含水率的时空变化及其相关影响因子可辅助遥感影像森林类型的识别，也是分布式水文模型尺度转换的重要环节。
[0003]土壤含水率的测量经过近一个世纪的发展，目前可以分为直接测量法和间接测量法。其中直接测量法主要是烘干测量，也是国际上测量土壤含水率的标准方法，其原理是对待测土壤样品进行烘干并测量烘干前后重量，差值部分即为土壤中水分质量，但这种方法耗时长，只能在实验室条件下完成，很难获得时间序列土壤含水率变化量，其结果往往作为其他测量方法的参考值；间接测量法是通过测得土壤中水分具有的某些易测特性从而推算出土壤含水率，主要包括张力计法、电阻法、中子法、射线法、光学法和介电法等，其中张力法反应时间长，电阻法灵敏度较低，中子法和射线法对人辐射较大且成本昂贵，光学法无法直接获得深层土壤含水率，相比上述方法介电法因具有响应时间短、比较精确、易操作等优点目前被广泛使用。其原理是土壤可视为由固体、液体、和气体混合组成，其中水的介电常数远远大于其他物质的介电常数，因此通过获得介电常数来推算土壤含水率，主要方法分为时域反射法(Time Domain Ref lectometry，TDR)、驻波比法(Standing Wave Rat1, SffR)和频域反射法(Frequency Domain Ref lectometry，FDR)，1964 年前苏联科学家 Chemyak 最早对土壤的介电特性进行研宄，1985年该方法应用于农业土壤含水率测量，随着进一步的研宄和硬件的发展频域反射法取得了巨大的进步，目前采用同轴电缆直接与3针状FDR探头连接测定技术得到广泛的认可，但是根据以往的研宄表明FDR测量方法易受到温度的影响。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有的森林土壤含水率和环境因子检测仪器检测数据不够全面，无法检测干扰因子使检测数据误差大的问题。
[0005]本实用新型的技术方案是:不同森林类型土壤含水率及环境因子测定仪器，包括主机和传感器测量系统，主机包括防水壳体和控制系统，控制系统设在防水壳体内，传感器测量系统设在防水壳体外，所述控制系统包括单片机，所述传感器测量系统包括光强传感器组件、土壤参数传感器组件、FDR矫正组件、风向风速传感器组件和空气温湿度传感器，光强传感器组件的输出端、土壤参数传感器组件的输出端、FDR矫正组件的输出端、风向风速传感器组件的输出端和空气温湿度传感器的输出端分别通过数据线与防水壳体内的单片机建立连接。
[0006]所述土壤参数传感器组件包括土壤温度传感器和FDR 土壤含水率传感器，防水壳体的侧壁上设有第一航空插头，所述第一航空插头通过数据线与防水壳体内的单片机建立连接，土壤温度传感器和FDR 土壤含水率传感器的输出端通过数据线与第一航空插头建立连接。
[0007]所述风向风速传感器组件包括风向传感器和风速传感器，风向传感器和风速传感器分别安装在支架上。
[0008]所述支架包括调节杆、调节夹和固定叉，调节杆竖直固定在固定叉上端，调节夹一端套设在调节杆上，调节夹的另一端安装风向传感器或风速传感器，支架固定在地表，用于测量地表的风速和风向。
[0009]所述FDR矫正组件包括FDR 土壤含水率传感器和密闭容器，FDR 土壤含水率传感器置于密闭容器内，排除外界干扰因素，使测量结果更加精确。
[0010]所述空气温湿度传感器安装在防水壳体的外壁上。
[0011]光强传感器组件安装在防水壳体的外壁上，所述光强传感器组件包括光强传感器和防水盒，光强传感器置于防水盒内，防止因野外湿度大造成元件的损坏，延长元件的使用寿命O
[0012]所述控制系统包括蓄电池、变压模块、时间模块、存储模块、显示模块和太阳能控制器，防水壳体的侧壁上设有防水窗口，防水窗口的位置与现实模块的位置相对应，蓄电池通过变压模块与单片机建立连接，时间模块、存储模块、显示模块和太阳能控制器均与单片机建立连接，可实时显示测量结果并将观测数据记录在存储模块，方便后期建立数据库和研宄分析。
[0013]所述控制蓄电池与单片机之间设有变压模块和保险管，保证控制系统在电压稳定的安全环境内工作。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下效果:装置具有的防水外壳可适应林区天气，保证主机及传感器的工作寿命和稳定性。使用FDR 土壤含水率传感器及FDR校正组件可准确长期获得林下土壤含水率，仪器同时记录测量点光线强度、地表温湿度、地表风速风向、降雨量、地下土壤温度等引起土壤含水率变化的主要环境因子，实现了检测数据全面，利用FDR矫正组件校正温度变化对FDR 土壤含水率传感器测量结果的影响，将干扰因子隔离，提高了检测数据的精确度，本实用新型结构简单、性能稳定、造价低、可长期自动观测不同森林类型下土壤含水率及相关环境因子的仪器。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的结构框图；
[0016]图2是本实用新型主机结构示意图；
[0017]图3是土壤参数传感器组件结构示意图；
[0018]图4是FDR矫正组件结构示意图；
[0019]图5是风向风速传感器组件结构示意图。
[0020]图中1、主机，2、防水壳体，3、单片机，4、空气温湿度传感器，5、土壤温湿度传感器，6、第一 FDP 土壤含水率传感器，7、第一航空插头，8、第二 FDP 土壤含水率传感器，9、密闭容器，10、风向传感器，11、风速传感器，12、第二航空插头，13、防水盒，14、蓄电池，15、变压模块，16、时间模块，17、存储模块，18、显示模块，19、太阳能控制器，20、防水窗口，21、支架，21-1、调节杆，21-2、调节夹，21-3、固定叉，22、保险管，23光强传感器，A、土壤参数传感器组件，B、风向风速传感器组件。
【具体实施方式】
[0021]结合【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】，本实施方式的不同森林类型土壤含水率及环境因子测定仪器，包括主机I和传感器测量系统，主机I包括防水壳体2和控制系统，控制系统设在防水壳体2内，传感器测量系统设在防水壳体2外，所述控制系统包括单片机3，所述传感器测量系统包括光强传感器组件、土壤参数传感器组件A、FDR矫正组件、风向风速传感器组件B和空气温湿度传感器4，光强传感器组件的输出端、土壤参数传感器组件A的输出端、FDR矫正组件的输出端、风向风速传感器组件B的输出端和空气温湿度传感器4的输出端分别通过数据线与防水壳体2内的单片机3建立连接。
[0022]所述土壤参数传感器组件A包括土壤温度传感器5和第一 FDR 土壤含水率传感器6，防水壳体2的侧壁上设有第一航空插头7，第一航空插头7与防水壳体2内的单片机3建立连接，土壤温度传感器5的输出端和第一