土壤墒情测定仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于±壤墙情监测领域，设及一种±壤墙情测定仪，尤其适用于测量 大面积±壤墙情并进行实时监测。
【背景技术】
[0002] ±壤墙情的测定方法有很多，目前市场现有技术有烘干法、中子衰减法、张力计 法、近红外线法、频域反射、驻波比法和时域反射法。烘干法是测量±壤含水率的经典方法， 但是烘干法无法实现在线监测。必须取回实验室烘干，称重。且测量周期长。中子衰减法 采用中子衰减，如果屏蔽不好，容易造成射线泄漏，污染环境，危害人体健康。张力计式±壤 水分传感器测量范围受±质影响。该方法测量的是±壤水的吸力，需要依据±壤水分特征 曲线来换算成±壤含水率。但由于±壤水分能量关系复杂，呈非线性。所W容易受到±壤 理化特性的影响。该方法存在滞后和回环，影响其测量速度。近红外线法是利用±壤中水 谐振吸收特性来测量±壤含水率的一种方法，受±质的影响较大，且价格昂贵。频域反射法 (抑）是通过测定传感器的阻抗来确定±壤体积含水率。该方法比驻波比法测量更加精确， 比TDR方法精度低。理想测试频率在20-30MHZ，在该个频段受±质的影响较大，而且需要提 前标定。驻波比法（SWR)利用介电常数能够改变传输线上驻波比的明显变化。根据电压比 来测量，影响驻波比法的关键因素之一就是探针的特性阻抗的计算，其精度低，受±壤类型 影响较大，需要提前标定。时域反射法（TDR)是介电测量中的高速测量技术，TDR方法是当 今世界上最受认可的±壤墙情快速测量技术之一，与其他方法相比，TDR技术相对精准，由 于TDR技术使用双切线法计算行程时间，所W仍存在重复性和精度较差的问题。而且存在 技术垄断，目前仅有少数国家掌握了设计制造103±壤水分和电导率测试仪的所需的高速 采样示波器、窄上升沿阶跃信号发生器、高频高精度时间基准等技术，价格昂贵。
【发明内容】
[0003] 本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种±壤墙情测定 仪，是一种能够快速、精准测量大面积±壤墙情并进行实时监测的便携式仪器，采用宽带信 号发射技术和矢量接收技术相结合，解决了频率范围小、频率低、测量速度慢、测量前标定、 受±质^及上壤类型等外界环境影响较大、实用性和重复性W及通用性不强等问题。与时 域反射法（TDR)等产品相比，不仅精度更高，而且测量范围更广。采用针式传感器避免了对 ±壤环境的破坏，且方便测量。
[0004] 本实用新型解决其技术问题是采取W下技术方案实现的：
[0005] 依据本实用新型提供的一种±壤墙情测定仪，包括主机、探针、WIFI模块和手持 终端模块，所述的主机包括中央处理器、信号收发系统、数字信号处理器和连接器，中央处 理器通过数据线分别与信号收发系统、数字信号处理器、连接器相连接；信号收发系统通过 数据线分别与数字信号处理器、中央处理器、连接器相连接；数字信号处理器通过数据线分 别与信号收发系统、中央处理器、连接器相连接；连接器通过数据线分别与中央处理器、信 号收发系统、数字信号处理器、探针、WIFI模块相连接；探针的一端通过数据线与连接器相 连接，另一端通过数据线插入±壤中进行测量;WIFI模块的一端通过数据线与连接器相连 接，另一端通过无线局域网与手持终端模块相连接。
[0006] 本实用新型解决其技术问题是采取W下技术方案进一步实现：
[0007] 前述的探针采用针式平行探针。
[000引本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：
[0009] 由于本实用新型采用探针完成测试激励信号和反射信号的传输，主机完成激励信 号的发生和反射信号的采集，且内部包含智能控制分析软件和专家库系统，具有测试数据 处理、频时域图形处理、二维图像合成W及数据存储等功能，并可通过智能无线发射接口， 将原始测试数据传送到手持终端模块或PC机。手持终端模块或PC机完成数据再处理、显 示W及友好的界面显示。
[0010] 本实用新型克服了低频和单一频率源的限制，采用宽带信号发射技术，设计了多 频点可调发射信号源。采用矢量接收技术，直接用低速A/D对回波信号进行采样，简化电路 设计。可W通过控制接收机的中频带宽（IFBandwidth)能有效地抑制接收信号中的噪声， 进而提高接收机的灵敏度。应用连续波在频域进行测试，通过数学运算转换到距离域，通过 数据分析、反演得到平行传输线周围±壤介电常数及其水分含量，并可进一步拓展采用宽 带成像技术，得到不同±壤分层水分含量的二维图像。进行多种非特殊类型±壤的墙情测 定不需要提前标定，速度快、精度高、实用性强、重复性高，不会对被测±壤产生任何影响。 手持终端模块拥有大容量，可大量存储数据及图像，支持数据回放、比较功能，支持WIFI、 GPRS和GI^S或北斗系统功能，实现测量数据的现场实时显示、存储、远程共享、再处理W及 精确定位。
[0011] 本实用新型实现了不受±壤类型、±质影响，不需要提前标定的±壤墙情测定。实 现了真正意义上的快速±壤墙情的测量。不会对被测量的±壤产生任何影响。便携式的± 壤墙情测定仪具有测试速度快、远程显示和人机界面交互友好、数据多重灵活共享等性能 特点，同时具有体积小、重量轻、采用电池供电和环境适应性强等功能特点。可进行实时传 输数据，方便测量人员进行野外作业。
[0012] 本实用新型的【具体实施方式】由W下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型的外部结构示意图；
[0014] 图2为本实用新型的结构框图；
[0015] 图3为本实用新型的工作流程框图；
[0016] 图4为本实用新型的测量壤±类介电常数与体积含水率关系曲线图。
[0017] 其中；1.主机，2.连接器，3.WIFI模块，4.探针，5.手持终端模块，6.中央处理器， 7.信号收发系统，8.数字信号处理器，9. ±壤。
【具体实施方式】
[0018] W下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的【具体实施方式】、结构、特征 及其功效，详细说明如后。
[0019] 如图1~4所示的一种±壤墙情测定仪，包括主机1、探针4、WIFI模块3和手持 终端模块5,所述的主机包括中央处理器6、信号收发系统7、数字信号处理器8和连接器2， 中央处理器通过数据线分别与信号收发系统、数字信号处理器、连接器相连接；信号收发系 统通过数据线分别与数字信号处理器、中央处理器、连接器相连接；数字信号处理器通过数 据线分别与信号收发系统、中央处理器、连接器相连接；连接器通过数据线分别与中央处理 器、信号收发系统、数字信号处理器、探针、WIFI模块相连接；探针的一端通过数据线与连 接器相连接，另一端通过数据线插入±壤9中进行测量;WIFI模块的一端通过数据线与连 接器相连接，另一端通过无线局域网与手持终端模块相连接。
[0020] 中央处理器运行操作系统，作为核屯、部分控制着整个设备的模块，实现可控信号 的收发，数字信号的转换W及通讯功能。
[0021] 信号收发系统采用宽带信号发射技术，可发送多个频点信号；采用矢量接收技术， 接收信号通过混频和低通滤波后下变频到复基带信号，复基带信号经过AD采样后得到一 个复数数组；数组中的每一个元素对应着每一个发射频点复基带频域采样信号，该样复数 数组可进一步表示为频率域数组，可W通过控制接收机的中频带宽（IFBandwi化h)能有效 地抑制接收信号中的噪声，进而提高接收机的灵敏度。
[0022] 数字信号处理器采