渐缩土壤水分传感器装置和安装方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域是土壤传感器，特别地，是传感器元件和传感器元件外壳和用于在土壤中放置土壤传感器外壳的方法和设备。
【背景技术】
[0002]在本申请人所拥有的包括US5418466、AU760525、AU20030331464、US7042234 和US7240743的各种公开专利和专利申请中描述了土壤特性测量、特别是土壤水分和盐分的领域，在本说明书中加入它们的全部内容作为参考。
[0003]虽然在上述的专利中公开的装置是可行的，但总是存在使成本最低化并且创建更容易、更节省时间且更简单地可重复的用于在土壤中安装传感器并且测量土壤的水分和盐分的装置的压力。
[0004]在这里公开的发明提供作为在前面提到的申请人的专利和专利申请中公开的装置的改进和/或替代性装置的一个或更多个装置。
【发明内容】
[0005]在本发明的一个方面中，一种用于土壤中的制备开口中的电容土壤水分传感器装置的外壳，该外壳具有:
[0006]本体，所述本体适于容纳土壤水分传感器装置，其中，传感器配置于外壳内并且沿着外壳的长度，所述本体具有头端和插入端，所述本体被整形为使得插入端的最大外径小于所述本体的头端的最大外径，并且，所述本体适于插入到制备开口中，使得所述本体的外表面沿外壳的整个长度与形成制备开口的土壤一致。
[0007]在本发明的另一方面中，一种在具有在前段中描述的外壳的土壤中安装电容土壤水分传感器装置的方法包括以下步骤:
[0008]a)在土壤中制备开口，该开口具有会聚于开口的基底附近的区域的内壁;和
[0009]b)将外壳插入到制备开口中，直到外壳的本体的外表面沿外壳的整个长度与制备开口的土壤边接触。
[0010]在本发明的又一方面中，一种用于土壤中的制备开口中的电容土壤水分传感器装置包括:
[0011]a)外壳，包括头端以及具有内表面和外表面的插入端，插入端用于沿外壳的整个长度插入到制备开口中；
[0012]b)与外壳的内表面相邻的、位于外壳内的具有最大外径的第一电容传感器；
[0013]c)被定位为与外壳的内表面相邻并且具有比第一电容传感器的最大外径小的最大外径的第二电容传感器，第二电容传感器被定位为比第一电容传感器更接近外壳的插入端，
[0014]其中，外壳在使用中处于制备开口内，并且，外壳的外表面与制备开口的边接触，并且第一电容传感器和第二电容传感器被设置为用于至少测量其中插入传感器装置的土壤的水分。
[0015]在本发明的又一方面中，电容传感器基本上是圆的。
[0016]在本发明的又一方面中，电容传感器中的每一个包含导电材料的至少两个传感器元件，这些传感器元件的形状为在使用中具有与其它电容传感器共轴的共用中心轴。
[0017]在本发明的实施例中，电容传感器包含柔性导电材料的至少两个传感器元件。
[0018]在本发明的又一方面中，一种用于外壳中的电容土壤水分传感器，该外壳具有头端和外径比头端小以被插入到土壤中的制备开口中的插入端，该电容土壤水分传感器包含:
[0019]a)具有最大外径的第一电容元件;和
[0020]b)具有比第一电容元件的最大外径小的最大外径的第二电容元件，第二电容元件沿外壳纵向地与第一电容元件分开，并且被定位为比第一电容元件更接近插入端，
[0021]其中，第一和第二电容元件提供用于至少测量其中插入外壳的土壤的水分的电容传感器。
[0022]在本发明的又一方面中，根据前一段的电容土壤水分传感器装置包括:
[0023]a)至少一个电容传感器，所述的至少一个电容传感器包含:
[0024]a.具有最大外径的第一电容元件;和
[0025]b.具有比第一电容元件的最大外径小的最大外径的第二电容元件，第二电容元件沿外壳纵向地与第一电容元件分开并且被定位为比第一电容元件更接近插入端;和
[0026]b)具有本体的外壳，所述本体具有适于容纳至少一个土壤水分传感器的中空体，所述本体具有头端和插入端，本体的形状为使得插入端的最大外径小于本体的头端的最大外径，其中，本体在被插入到制备开口中时使得外壳的本体的外表面沿外壳的整个长度与制备开口的土壤边接触。
[0027]在本发明的又一方面中，电容元件具有圆形形状。
[0028]在又一方面中，本体的外形与传感器元件的外形一致。
[0029]在本发明的一个方面中，外壳的本体包含包封多个电容土壤水分传感器装置的材料，使得传感器具有相对于外壳的固定位置。
[0030]在本发明的又一方面中，电容土壤水分传感器装置的外壳的本体包含其中定位两个或更多个电容土壤水分传感器装置的柔性外形，并且，还包含位于柔性外形内的材料，该材料使柔性外形变硬以使得本体可被插入土壤中的制备开口中。
[0031]在本发明的一个方面中，深度基准被设置在外壳的本体的外部上，以帮助将本体插入到制备开口中的预定深度。
[0032]在本发明的另一方面中，一种用于在具有上表面的土壤中安装根据上一段所述的电容土壤水分传感器装置的方法，步骤包括:
[0033]a)在土壤中制备开口，该开口具有当创建开口时形成的内壁，其中，开口在土壤表面上具有比土壤表面下面的开口底面附近的最大内径大的最大内径；
[0034]b)将外壳的本体和安装的电容土壤水分传感器插入到制备开口中，并且沿外壳的完全插入长度将外壳的外壁压在开口的内壁上。
[0035]在另一方面中，制备开口的尺寸为超过外壳的长度。
[0036]在用于至少在前段中描述的本发明的方法中的本发明的一个方面中，存在用于制备适于电容土壤水分传感器装置的安装方法的开口的螺旋钻，螺旋钻包含螺旋段(spiralflight)，该螺旋段具有比螺旋钻的本体的插入端处的外周大的、螺旋钻的本体的从动端上的外周。
[0037]传感器外壳上的向下力越大，则压力越大，并且，在传感器外壳的外部区域与形成开口的土壤表面之间没有间隙的可能性越大。
[0038]在整个本说明书以及后面的权利要求中，除非上下文另外要求，否则，词语“包括”和“包含”和诸如“含有”和“内含”的变体应被理解为意味着包含陈述的特征或者特征组，但不排除任何其它特征或特征组。
[0039]在本说明书中提到任何【背景技术】或现有技术不是并且不应被视为承认或者以任何形式暗示这种【背景技术】或现有技术构成公知常识的一部分。
[0040]现在参照附图并以附图为示例更详细地描述本发明的特定实施例。这些实施例是解释性的，不意味着限制本发明的范围。可能在本发明的范围内包含其它实施例的暗示和描述，但是它们没有在附图中被例示，或者，替代性地，本发明的特征可能在附图中表示但没有在说明书中描述。
【附图说明】
[0041]图1示出安装于土壤中的土壤水分传感器装置的实施例的剖视图；
[0042]图2示出土壤水分传感器装置的电路的一部分的示意图；
[0043]图3示出位于外壳中的两个土壤水分传感器的剖视侧视图；
[0044]图4示出适于在地面中创建适当的开口来接收外壳的整个长度的螺旋钻的实施例的侧视图；
[0045]图5示出外壳中的两个土壤水分传感器元件的近距离分解侧视透视图；
[0046]图6示出安装于土壤中的土壤水分传感器元件的另一实施例的剖视侧视图；
[0047]图7示出图6所示的土壤水分传感器元件的实施例的剖视透视侧视图。
【具体实施方式】
[0048]对于土壤水分传感器的迅速有效的安装方法的需要是创建本发明的方法和手段的原因之一。
[0049]本发明有数个方面，这些方面广义上包括以下:
[0050].用于电容土壤水分传感器装置的外壳；
[005?].用于在土壤中形成适于电容土壤水分传感器装置的外壳的开口的螺旋钻；
[0052].用于在钻取的过程中使螺旋钻稳定化以帮助创建土壤开口的螺旋钻稳定化基板和螺钉，该土壤开口具有用于沿其整个长度接受传感器外壳的渐缩形状的一致性侧壁；
[0053].用于外壳中的至少两个电容土壤水分传感器的阵列；
[0054].安装于外壳中的电容土壤水分传感器装置；
[0055].用于在土壤中制备开口以用于插入电容土壤水分传感器装置的外壳的方法;和
[0056].在外壳中安装电容土壤水分传感器装置的方法。
[0057]土壤水分以及任选的盐分传感器的工作在前面提到的申请人名义的参考专利申请中被适当地描述，因此信息在这里不被重复，并且出于在参考的专利中给出的所有那些原因，所述工作足以强调对于传感器外壳以及外壳内的电容传感器在使用中