专利名称：土壤的水分状态确定装置及其方法
技术领域：
本发明涉及土壤的水分状态确定装置及其方法。
背景技术：
从谋求提高农业的效率和生产力的角度来看，正在寻求一种确定土壤的水分状态的装置。将水分量WC、电导率EC、温度、PH、离子浓度等作为所要确定的水分状态。作为现有的水分量传感器可以举的例子有张力、TDR、电容式的传感器(参照专利文献1、2)。现有技术文献
专利文献专利文献I :日本特表2006-527356号公报专利文献I :日本特表平09-506165号公报
发明内容
本发明所要解决的问题测量土壤中的水分中所包含的离子浓度，成为了解农作物培养的营养状况的重要指标。水溶液中的离子浓度能够通过电导率σ (即，其电阻率P的倒数)来确定。该电导率是通过测量与水溶液接触的一对电极之间的电阻来获得的。然而，在土壤中，所有的水分并不一定是连续的。因此，所测量的土壤的电导率受到土壤中的土和空气的量(即，在单位体积的土壤中除去水分量的量)的影响，仅仅是单纯地测量了与土壤接触的电极之间的电阻，是不能够正确地确定土壤中所含水分的电导率，进而不能正确地确定土壤中水分的离子浓度。解决问题的手段本发明的发明人为了确定土壤中所含水分的离子浓度，进行了反复深入的研究。本发明的发明人专注于施加在一对电极间的电信号的相位变化。其结果是，发现了无论水分量如何，该相位变化与水分中所含的离子浓度具有一定的关系。如上所述，因为在土壤中不是所有的水分都是连续的，仅仅单纯地测量与土壤接触的电极之间的电阻，是不能够正确地确定土壤中所含水分的电导率，进而不能正确地确定土壤中水分的离子浓度。相对于此，如果测量到相位变化，无论土壤中的水分量如何，都能够测量到水分中所含的离子浓度。如图I所示，一对电极的底部与测量目标接触，向一方的电极施加设定频率的输入电信号，从另一方的电极检测输出电信号。此时，两者之间的相位变化Θ由下面的式I表不。
权利要求
1.一种浓度确定方法，是在溶剂中分散了不能溶解于该溶剂的不溶性成分的分散体中对所述溶剂中包含的离子性溶质的浓度进行确定的方法，其特征在于， 使第一电极对与所述分散体接触； 向所述电极的一方施加交流的输入电信号； 对来自所述电极的另一方的输出电信号的相位和所述输入电信号的相位进行比较； 基于所述相位的比较结果，对所述溶剂中包含的离子性溶质的浓度进行确定。
2.根据权利要求I所述的浓度确定方法，其特征在于， 所述溶剂是水，所述不溶性成分是空气成分以及土成分。
3.根据权利要求I或2所述的浓度确定方法，其特征在于， 基于所述输入电信号和所述输出电信号的相位差，对所述溶质的浓度进行确定。
4.一种分散体中的溶剂量确定方法，其特征在于， 测量所述分散体的电导率； 基于所得到的所述电导率和由权利要求Γ3中任一项所述的浓度确定方法所确定的离子性溶质的浓度，对所述分散体中的溶剂量进行确定。
5.一种溶剂量确定装置，包括 半导体基板； 相位变化确定部，通过绝缘层在该半导体基板上配置第一电极对和第二电极对，该相位变化确定部与所述第一电极对连接，对该第一电极对之间的相位变化进行确定； 相位变化校正部，其基于所述半导体基板的特定相位变化，对由所述相位变化确定部所确定的相位变化进行校正； 电导率确定部，其与所述第二电极对连接，对该第二电极对之间的电导率进行确定；电导率校正部，其基于所述半导体基板的特定电导率，对由所述电导率确定部所确定的电导率进行校正。
6.一种土壤的水分状态确定装置，包括 半导体基板； 通过绝缘层配置在该半导体基板上的第一电极对和第二电极对； 电导率确定部，其与所述第一电极对连接，对该第一电极对之间的电导率进行确定； 电容量确定部，其与所述第二电极对连接，对该第二电极对之间的电容量进行确定。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于， 所述第一电极对和所述第二电极对被配置为能够测量同一空间。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于， 所述第一以及第二电极对相互之间通过第二绝缘层来绝缘，该第二绝缘层的表面被亲水化处理。
全文摘要
土壤中，在确定水分量时会受到电导率的影响，在确定电导率时会受到水分量的影响。因此，即使单独测量各个特性，所得到的值中也会包含误差。本发明中将一对电极与土壤接触，向电极的一方施加交流的输入电信号，对来自电极另一方的输出电信号的相位与输入电信号的相位进行比较，从该变化量确定土壤水分中所包含的离子浓度。该相位变化量对于土壤的水分量不存在任何差异。由于土壤的电导率与水分量和离子浓度成比例，因此如果其中一方的离子浓度确定了，就能够从土壤的电导率的实测值确定土壤的水分量。
文档编号G01N27/22GK102985812SQ20118002931
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月14日 优先权日2010年6月17日
发明者二川雅登, 泽田和明 申请人:国立大学法人丰桥技术科学大学