传感器装置、水分含量测量装置、水分含量测量方法、信息处理装置和信息处理方法与流程

本技术涉及用于测量诸如土壤的介质中的水分含量的传感器装置、水分含量测量装置、水分含量测量方法、信息处理装置和信息处理方法。

背景技术：

1、已知有时域反射法(tdr)作为用于测量介质中的水分含量的方法。这种方法包括沿着嵌入在介质中的金属探头发射电磁波，并且从基于电磁波的反射响应而测量的相对介电常数来计算介质中的水分含量(例如，参见专利文献1)。

2、引用列表

3、专利文献

4、专利文献1：日本专利申请特开平第h10-90201号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的技术问题

2、然而，存在以下问题，其中，由于tdr使用介质中的探头附近的电磁波传播特性来测量相对介电常数，在探头附近产生的间隙对测量具有很大影响，并且因此不可能正确地测量相对介电常数。

3、鉴于上述情况，本技术的目的是提供能够改善介质的相对介电常数测量或介质中的水分含量测量的精度的传感器装置、水分含量测量装置、水分含量测量方法、信息处理装置和信息处理方法。

4、解决技术问题的手段

5、根据本技术的实施方式的传感器装置包括传感器头和测量单元。

6、传感器头包括第一探头和第二探头，第一探头包括用于发射的第一天线部，第二探头包括用于接收的第二天线部，第二探头与第一探头相距特定距离并面对第一探头。

7、测量单元包括生成测量信号的信号生成部，该测量信号包括关于第一天线部与第二天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息。

8、传感器装置获得分别执行电磁波的发射和接收的第一探头与第二探头之间的介质中的电磁波传播特性。通过使第一探头与第二探头之间的距离足够大于每个探头附近产生的间隙，可以使间隙对相对介电常数或水分含量的测量的影响减小到足以忽略的程度。

9、传感器装置经由第一天线部和第二天线部发射和接收电磁波，这防止由于探头共振而降低测量精度。

10、第一探头和第二探头可以各自由包括芯线部和屏蔽部的同轴电缆构成。在这种情况下，第一天线部和第二天线部可以各自被构造为设置在屏蔽部的一部分中的开口部。

11、这使得能够获得包括天线部的探头的简单结构。

12、第一探头和第二探头可各自包括电性连接在芯线部的末端部与屏蔽部之间的末端电阻。

13、这防止发射信号和接收信号在探头的末端处的不希望的反射。

14、传感器头可以进一步包括电磁波吸收材料。该电磁波吸收材料设置在第一探头和第二探头的中，以覆盖屏蔽部中的开口部周围的一部分。

15、这抑制发射信号和接收信号从开口部以外的区域泄漏。

16、电磁波吸收材料可以包括铁氧体。

17、传感器头可以进一步具有包括第一臂、第二臂部和连接第一臂和第二臂的连接部，并且第一探头和第二探头可以分别由分别设置在第一臂和第二臂中的带状线构成。这使得能够获得简单并且坚固的传感器头的结构，并且能够改善操纵性能。

18、在这种情况下，测量单元可以安装在连接部上。

19、这使得传感器头和测量单元能够彼此整合为一体。

20、传感器头可以进一步包括温度检测部。该温度检测部设置在第一探头或第二探头的至少一个中，并且能够检测介质的温度。

21、这使得能够获得用于校正测量数据的关于介质温度的信息。

22、传感器头可以进一步包括电导率检测部。电导率检测部设置在第一探头或第二探头的至少一个中，并且能够检测介质的电导率。

23、这使得能够获得用于校正测量数据的关于介质电导率的信息。

24、信号生成部可以包括信号产生器和正交检波器。信号产生器将向第一探头输入特定频率的脉冲信号。正交检波器对第二探头的输出进行正交检波。

25、这使得能够生成关于在探头之间传播的电磁波的传播延迟时间的信息。

26、测量单元可以进一步包括能够将测量信号发射到信息处理装置的通信部。

27、这使得能够将测量信号提供给布置在与观察点不同的位置中的信息处理装置。

28、根据本技术的实施方式的水分含量测量装置包括传感器头、测量单元和信号处理部。

29、传感器头包括第一探头和第二探头，第一探头包括用于发射的第一天线部，第二探头包括用于接收的第二天线部，第二探头与第一探头相距特定距离并面对第一探头。

30、测量单元生成测量信号，测量信号包括关于第一天线部与第二天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息。

31、信号处理部基于测量信号来测量介质中的水分含量。

32、信号处理部可以包括延迟时间计算部、相对介电常数计算部和水分含量计算部。延迟时间计算部基于测量信号来计算第一探头与第二探头之间的电磁波传播延迟时间。相对介电常数计算部基于传播延迟时间来计算介质的相对介电常数。水分含量计算部基于相对介电常数来计算介质中的水分含量。

33、传感器头可以进一步包括能够检测介质的温度的温度检测部，并且信号处理部可经配置以根据温度检测部的输出来校正水分含量。

34、传感器头可以进一步包括能够检测介质的电导率的电导率检测部，并且信号处理部可经配置以根据电导率检测部的输出来校正水分含量。

35、根据本技术的实施方式的水分含量测量方法包括以下步骤：通过第二探头的第二天线部接收从布置在介质中的第一探头的第一天线部发射的电磁波，并且生成测量信号，测量信号包括关于电磁波的传播特性的信息，第二探头布置在介质中并与第一探头相距特定距离。使用测量信号测量介质中的水分含量。

36、水分含量的测量可以包括以下步骤：基于测量信号计算所测量的电磁波的传播延迟时间，基于传播延迟时间计算介质的相对介电常数，和基于相对介电常数计算介质中的水分含量。

37、介质可以是土壤。

38、根据本技术的实施方式的信息处理装置包括延迟时间计算部、相对介电常数计算部和水分含量计算部。

39、延迟时间计算部基于从第一探头的第一天线部发射并由第二探头的第二天线部接收的电磁波，来计算第一探头与第二探头之间的电磁波传播延迟时间，第一探头布置在介质中，第二探头布置在介质中并与第一探头相距特定距离处。

40、相对介电常数计算部基于传播延迟时间计算介质的相对介电常数。

41、水分含量计算部基于相对介电常数计算介质中的水分含量。

42、根据本技术的实施方式的信息处理方法包括以下步骤：使用从第一探头的第一天线部发射并由第二探头的第二天线部接收的电磁波，来计算第一探头与第二探头之间的电磁波传播延迟时间，第一探头布置在介质中，第二探头布置在介质中并与第一探头相距特定距离处。

43、基于传播延迟时间计算介质的相对介电常数。

44、基于相对介电常数计算介质中的水分含量

45、发明的效果

46、如上所述，本技术使得能够改善介质的相对介电常数或介质中的水分含量的测量的精度。

47、注意本文描述的效果不必是限制性的，并且可以是本公开内容中描述的任何效果。