一种农田土壤水分快速测量仪的制作方法
【专利摘要】一种农田土壤水分快速测量仪，该测量仪包括：用来检测土壤水分数据，输出0-2.5V模拟电压的TDR土壤水分传感器、用来将0-2.5V模拟电压进行放大整形，输出0-5V标准电压的整形放大器、用来将0-5V标准电压转换成数字信号的A/D转换器、用来将A/D转换器输出的数字信号进行滤波去噪处理的平均值滤波器、用来将滤波去噪处理后的数字信号转换为二进制的土壤水分值的电压-水分换算器、用来将二进制土壤水分值转化为十进制数的显示驱动器和用来显示土壤水分值的液晶显示屏。本实用新型与现有设备相比，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、操作简易、便于携带，功耗低、响应速度快、精度高等优点，而且还可实现数据的无线传输，实现远程监测。
【专利说明】一种农田土壤水分快速测量仪
【技术领域】
[0001]本实用新型属于土壤水分监测装置，涉及一种农田土壤水分快速测量仪，特别是广泛用于农业、水利、生态环境监测领域的小型、快速、便携式农田土壤水分测量仪。
【背景技术】
[0002]土壤水分是反映农田环境的重要参数之一，测量农田土壤水分参数是科学管理农田种植的重要环节。
[0003]目前，土壤水分的测量方法有:烘干法、中子法、TDR法(时域反射法)和遥感法。其中烘干法是一种经典、可靠的方法，但它不能实现实时检测，同时会破坏了土壤结构。中子法的设备价格昂贵，高达近10万元/台。遥感法适合大范围监测。TDR法(时域反射法)在国际上比较流行，有较好的测量效果，目前市场已有的产品精度高，功能强大，但缺点是系统复杂、体积大、价格贵、使用不方便，适合于专业人士。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术之不足而提供一种结构简单、方便携带、价格低廉、操作简单、精度较高的农田土壤水分快速测量仪，该测量仪可快速的测量出土壤中的水分数据并显示出来。
[0005]本实用新型是采用下述方案实现的:
[0006]一种农田土壤水分快速测量仪，包括:
[0007]TDR 土壤水分传感器，用来检测土壤水分数据，输出0-2.5V模拟电压信号；
[0008]整形放大器，用来将0-2.5V模拟电压进行放大整形，输出0-5V标准电压信号；
[0009]A/D转换器，用来将0-5V标准电压信号转换成数字信号；
[0010]平均值滤波器，用来将A/D转换器输出的数字信号进行滤波去噪处理；
[0011]电压-水分换算器，用来将滤波去噪处理后的数字信号转换为二进制的土壤水分值；
[0012]显示驱动器，用来将从电压-水分换算器输出的二进制的土壤水分值转化为十进制数；
[0013]液晶显示屏，用来显示从显示驱动器输出的十进制土壤水分值；
[0014]TDR 土壤水分传感器、整形放大器、A/D转换器、电压-水分换算器、显示驱动器和液晶显示屏依次相连。
[0015]所述的农田土壤水分快速测量仪还包括用于将所述电压-水分换算器输出的二进制的土壤水分值无线传输出去的无线发射器；无线发射器与电压-水分换算器的输出端相连。无线发射器用于远距离地实时上报土壤水分监测数据。
[0016]农田土壤水分快速测量仪还包括抗干扰电路，以提高测量仪的精度。抗干扰电路为现有技术。
[0017]为操作方便，在农田土壤水分测量仪的机体上设置了 “测量”、“发射”、“显示”、“开/关”四个功能键，分别实现这四种功能。
[0018]为实现野外无市电供应时测量，该农田土壤水分测量仪还包括为所述农田土壤水分测量仪提供工作电源的太阳能电池。
[0019]农田土壤水分快速测量仪由方形的有机玻璃盒封装，仪表长宽高尺寸分别为llcm、9cm 和 3.8cm,重量 200g。
[0020]有益效果
[0021]本实用新型可以快速采集农田的土壤含水率，与现有设备相比，具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、操作简易、便于携带，功耗低(平均功率仅800mW，工作电压仅为7V~12V)、响应速度快(≤1S)，精度高(测量精度> 95%)等优点，而且还可实现数据的无线传输，实现远程监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构框图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明:
[0024]参见附图1，一种农田土壤水分快速测量仪，包括TDR 土壤水分传感器、整形放大器、A/D转换器、平均值滤波器、电压-水分换算器、显示驱动器、液晶显示屏、无线发射器、抗干扰电路、按键和太阳能电池。所述的TDR 土壤水分传感器输出0-2.5V模拟电压送至整形放大器，整形放大器将0-2.5V模拟电压进行放大整形，输出0-5V的标准电压，送至A/D转换器，A/D转换器将模拟电压转换成数字信号，送至平均值滤波器，平均值滤波器将数字信号进行滤波去噪处理，送至 电压-水分换算器，电压-水分换算器将滤波去噪处理后的数字信息转换为二进制的土壤水分值，送至显示驱动器，显示驱动器将二进制的土壤水分值转换为十进制数，送至液晶显示屏显示出来；无线发射器可将电压-水分换算器输出的二进制土壤水分值无线传输出去；抗干扰电路可提高测量仪的精度；按键可用来控制测量仪，该设置了 “测量”、“发射”、“显示”、“开/关”四个功能键，来分别实现这四种功能；太阳能电池可以保证测量仪无市电时可以 正常工作。
[0025]电压-水分换算器采用乘法器实现；显示驱动器采用逻辑电路或集成芯片实现；整形放大器、A/D转换器、平均值滤波器、电压-水分换算器和显示驱动器均为现有技术，均为成熟的硬件模块。
【权利要求】
1.一种农田土壤水分快速测量仪，其特征在于，包括TDR 土壤水分传感器、电压整形放大器、A/D转换器、处理电路及液晶显示屏； 所述处理电路包括平均值滤波器、电压-水分换算器及显示驱动器； 所述TDR 土壤水分传感器、电压整形放大器、A/D转换器、电压-水分换算器、显示驱动器和液晶显示屏依次相连。
2.根据权利要求1所述的农田土壤水分快速测量仪，其特征在于，还包括与电压-水分换算器的输出端相连的无线发射器。
3.根据权利要求1或2所述的农田土壤水分快速测量仪，其特征在于，还包括与处理电路相连的抗干扰电路。
4.根据权利要求3所述的农田土壤水分快速测量仪，其特征在于，还包括与处理电路相连的太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的农田土壤水分快速测量仪，其特征在于，还包括与处理电路相连的按键组，所述按键组包括“测量”、“发射”、“显示”及“开/关”四个按键。
【文档编号】G01N33/24GK203643445SQ201420016079
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】沈岳, 匡迎春, 曾文辉 申请人:湖南农业大学