土壤墑情測定儀的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于±壤墻情監(jiān)測領域，設及一種±壤墻情測定儀，尤其適用于測量 大面積±壤墻情并進行實時監(jiān)測。
【背景技術】
[0002] ±壤墻情的測定方法有很多，目前市場現(xiàn)有技術有烘干法、中子衰減法、張力計 法、近紅外線法、頻域反射、駐波比法和時域反射法。烘干法是測量±壤含水率的經(jīng)典方法， 但是烘干法無法實現(xiàn)在線監(jiān)測。必須取回實驗室烘干，稱重。且測量周期長。中子衰減法 采用中子衰減，如果屏蔽不好，容易造成射線泄漏，污染環(huán)境，危害人體健康。張力計式±壤 水分傳感器測量范圍受±質(zhì)影響。該方法測量的是±壤水的吸力，需要依據(jù)±壤水分特征 曲線來換算成±壤含水率。但由于±壤水分能量關系復雜，呈非線性。所W容易受到±壤 理化特性的影響。該方法存在滯后和回環(huán)，影響其測量速度。近紅外線法是利用±壤中水 諧振吸收特性來測量±壤含水率的一種方法，受±質(zhì)的影響較大，且價格昂貴。頻域反射法 (抑）是通過測定傳感器的阻抗來確定±壤體積含水率。該方法比駐波比法測量更加精確， 比TDR方法精度低。理想測試頻率在20-30MHZ，在該個頻段受±質(zhì)的影響較大，而且需要提 前標定。駐波比法（SWR)利用介電常數(shù)能夠改變傳輸線上駐波比的明顯變化。根據(jù)電壓比 來測量，影響駐波比法的關鍵因素之一就是探針的特性阻抗的計算，其精度低，受±壤類型 影響較大，需要提前標定。時域反射法（TDR)是介電測量中的高速測量技術，TDR方法是當 今世界上最受認可的±壤墻情快速測量技術之一，與其他方法相比，TDR技術相對精準，由 于TDR技術使用雙切線法計算行程時間，所W仍存在重復性和精度較差的問題。而且存在 技術壟斷，目前僅有少數(shù)國家掌握了設計制造103±壤水分和電導率測試儀的所需的高速 采樣示波器、窄上升沿階躍信號發(fā)生器、高頻高精度時間基準等技術，價格昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種±壤墻情測定 儀，是一種能夠快速、精準測量大面積±壤墻情并進行實時監(jiān)測的便攜式儀器，采用寬帶信 號發(fā)射技術和矢量接收技術相結合，解決了頻率范圍小、頻率低、測量速度慢、測量前標定、 受±質(zhì)^及上壤類型等外界環(huán)境影響較大、實用性和重復性W及通用性不強等問題。與時 域反射法（TDR)等產(chǎn)品相比，不僅精度更高，而且測量范圍更廣。采用針式傳感器避免了對 ±壤環(huán)境的破壞，且方便測量。
[0004] 本實用新型解決其技術問題是采取W下技術方案實現(xiàn)的：
[0005] 依據(jù)本實用新型提供的一種±壤墻情測定儀，包括主機、探針、WIFI模塊和手持 終端模塊，所述的主機包括中央處理器、信號收發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器和連接器，中央處 理器通過數(shù)據(jù)線分別與信號收發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器、連接器相連接；信號收發(fā)系統(tǒng)通過 數(shù)據(jù)線分別與數(shù)字信號處理器、中央處理器、連接器相連接；數(shù)字信號處理器通過數(shù)據(jù)線分 別與信號收發(fā)系統(tǒng)、中央處理器、連接器相連接；連接器通過數(shù)據(jù)線分別與中央處理器、信 號收發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器、探針、WIFI模塊相連接；探針的一端通過數(shù)據(jù)線與連接器相 連接，另一端通過數(shù)據(jù)線插入±壤中進行測量;WIFI模塊的一端通過數(shù)據(jù)線與連接器相連 接，另一端通過無線局域網(wǎng)與手持終端模塊相連接。
[0006] 本實用新型解決其技術問題是采取W下技術方案進一步實現(xiàn)：
[0007] 前述的探針采用針式平行探針。
[000引本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果：
[0009] 由于本實用新型采用探針完成測試激勵信號和反射信號的傳輸，主機完成激勵信 號的發(fā)生和反射信號的采集，且內(nèi)部包含智能控制分析軟件和專家?guī)煜到y(tǒng)，具有測試數(shù)據(jù) 處理、頻時域圖形處理、二維圖像合成W及數(shù)據(jù)存儲等功能，并可通過智能無線發(fā)射接口， 將原始測試數(shù)據(jù)傳送到手持終端模塊或PC機。手持終端模塊或PC機完成數(shù)據(jù)再處理、顯 示W(wǎng)及友好的界面顯示。
[0010] 本實用新型克服了低頻和單一頻率源的限制，采用寬帶信號發(fā)射技術，設計了多 頻點可調(diào)發(fā)射信號源。采用矢量接收技術，直接用低速A/D對回波信號進行采樣，簡化電路 設計。可W通過控制接收機的中頻帶寬（IFBandwidth)能有效地抑制接收信號中的噪聲， 進而提高接收機的靈敏度。應用連續(xù)波在頻域進行測試，通過數(shù)學運算轉(zhuǎn)換到距離域，通過 數(shù)據(jù)分析、反演得到平行傳輸線周圍±壤介電常數(shù)及其水分含量，并可進一步拓展采用寬 帶成像技術，得到不同±壤分層水分含量的二維圖像。進行多種非特殊類型±壤的墻情測 定不需要提前標定，速度快、精度高、實用性強、重復性高，不會對被測±壤產(chǎn)生任何影響。 手持終端模塊擁有大容量，可大量存儲數(shù)據(jù)及圖像，支持數(shù)據(jù)回放、比較功能，支持WIFI、 GPRS和GI^S或北斗系統(tǒng)功能，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場實時顯示、存儲、遠程共享、再處理W及 精確定位。
[0011] 本實用新型實現(xiàn)了不受±壤類型、±質(zhì)影響，不需要提前標定的±壤墻情測定。實 現(xiàn)了真正意義上的快速±壤墻情的測量。不會對被測量的±壤產(chǎn)生任何影響。便攜式的± 壤墻情測定儀具有測試速度快、遠程顯示和人機界面交互友好、數(shù)據(jù)多重靈活共享等性能 特點，同時具有體積小、重量輕、采用電池供電和環(huán)境適應性強等功能特點。可進行實時傳 輸數(shù)據(jù)，方便測量人員進行野外作業(yè)。
[0012] 本實用新型的【具體實施方式】由W下實施例及其附圖詳細給出。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的外部結構示意圖；
[0014] 圖2為本實用新型的結構框圖；
[0015] 圖3為本實用新型的工作流程框圖；
[0016] 圖4為本實用新型的測量壤±類介電常數(shù)與體積含水率關系曲線圖。
[0017] 其中；1.主機，2.連接器，3.WIFI模塊，4.探針，5.手持終端模塊，6.中央處理器， 7.信號收發(fā)系統(tǒng)，8.數(shù)字信號處理器，9. ±壤。
【具體實施方式】
[0018] W下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本實用新型提供的【具體實施方式】、結構、特征 及其功效，詳細說明如后。
[0019] 如圖1~4所示的一種±壤墻情測定儀，包括主機1、探針4、WIFI模塊3和手持 終端模塊5,所述的主機包括中央處理器6、信號收發(fā)系統(tǒng)7、數(shù)字信號處理器8和連接器2， 中央處理器通過數(shù)據(jù)線分別與信號收發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器、連接器相連接；信號收發(fā)系 統(tǒng)通過數(shù)據(jù)線分別與數(shù)字信號處理器、中央處理器、連接器相連接；數(shù)字信號處理器通過數(shù) 據(jù)線分別與信號收發(fā)系統(tǒng)、中央處理器、連接器相連接；連接器通過數(shù)據(jù)線分別與中央處理 器、信號收發(fā)系統(tǒng)、數(shù)字信號處理器、探針、WIFI模塊相連接；探針的一端通過數(shù)據(jù)線與連 接器相連接，另一端通過數(shù)據(jù)線插入±壤9中進行測量;WIFI模塊的一端通過數(shù)據(jù)線與連 接器相連接，另一端通過無線局域網(wǎng)與手持終端模塊相連接。
[0020] 中央處理器運行操作系統(tǒng)，作為核屯、部分控制著整個設備的模塊，實現(xiàn)可控信號 的收發(fā)，數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換W及通訊功能。
[0021] 信號收發(fā)系統(tǒng)采用寬帶信號發(fā)射技術，可發(fā)送多個頻點信號；采用矢量接收技術， 接收信號通過混頻和低通濾波后下變頻到復基帶信號，復基帶信號經(jīng)過AD采樣后得到一 個復數(shù)數(shù)組；數(shù)組中的每一個元素對應著每一個發(fā)射頻點復基帶頻域采樣信號，該樣復數(shù) 數(shù)組可進一步表示為頻率域數(shù)組，可W通過控制接收機的中頻帶寬（IFBandwi化h)能有效 地抑制接收信號中的噪聲，進而提高接收機的靈敏度。
[0022] 數(shù)字信號處理器采