管式土壤水分測(cè)定儀測(cè)試方法
一、管式土壤水分測(cè)定儀介紹
作為世界農(nóng)業(yè)大國(guó)的中國(guó)來(lái)說(shuō)，施行節(jié)水灌溉，尋求高效的土壤水分快速測(cè)量技術(shù)尤為重要。中國(guó)人口占世界的22%，而淡水資源只占世界總量的8%，人均水資源占有量?jī)H2300立方米/年，只相當(dāng)于世界人均的l/4，是世界上人均占有水資源最貧乏的13個(gè)國(guó)家之一。我國(guó)水資源一方面非常貧乏，另一方面浪費(fèi)又非常大。農(nóng)業(yè)用水占社會(huì)總耗水量的80%以上，但有效性很差。目前，中國(guó)年灌溉用水量約3800億立方米，有效利用率只有30%～40%，而先進(jìn)國(guó)家已達(dá)70%～80%，中國(guó)每立方米水的糧食生產(chǎn)能力不足l公斤，先進(jìn)國(guó)家已達(dá)2. 35公斤。造成這種局面的原因之一就是沒(méi)有一種有效的土壤水分測(cè)量技術(shù)來(lái)保障節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的實(shí)施，所以說(shuō)我國(guó)更迫切需要研究開發(fā)一種適合在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用的土壤水分快速測(cè)量技術(shù)。
二、產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、利用土壤的介電特性來(lái)測(cè)量土壤含水量是一種行之有效、快速、簡(jiǎn)便并且可靠的方法。土壤的介電特性廣泛地應(yīng)用于土壤含水量的測(cè)量技術(shù)中，而且具體實(shí)現(xiàn)方法千差萬(wàn)別。其中，高頻電容探頭測(cè)量土壤含水量、時(shí)域反射法(TDR-Time Domain Reflectometry)，時(shí)域傳播法(TDT-Time Domain Transmission)、頻域分解法(FD-FrequencyDomainDecomposition)、駐波法(SWR-Standing Wave-Ratio)等測(cè)量方法都屬于基于土壤介電特性的土壤含水量測(cè)量方法。其中，管式土壤水分傳感器利用的是基于駐波原理的高頻電子技術(shù)，用于通過(guò)測(cè)量土壤的表觀介電常數(shù)對(duì)同一位置不同深度剖面的土壤容積含水量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)傳感器與土壤無(wú)直接接觸，插入埋設(shè)在土壤中的PVC導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。管式土壤水分傳感器輸出的是0-2. 5V模擬電壓信號(hào)，輸出電壓V與土壤容積含水量o。之間滿足標(biāo)定方程：方程的系數(shù)可通過(guò)土壤標(biāo)定試驗(yàn)確定。為了在田間便攜的移動(dòng)測(cè)量，需要一種與其配套使用的專用測(cè)試儀表，以便快速讀取測(cè)量結(jié)果，以滿足對(duì)田間的不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)(田間預(yù)先埋設(shè)好PVC測(cè)試管的位置)不同深度剖面的土壤水分快速測(cè)試的要求。
2、由于管式土壤水分傳感器輸出的是標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，因此可連接到各種帶有差分輸入的數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)采集模塊等設(shè)備，用戶通過(guò)編程將電壓值轉(zhuǎn)換為土壤容積含水量?？梢酝ㄟ^(guò)系統(tǒng)集成，構(gòu)成土壤水分監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)土壤水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。前述所提到的各種通用模擬量采集設(shè)備，硬件系統(tǒng)集成簡(jiǎn)便，但此方法由于需要連接到計(jì)算機(jī)，設(shè)備供電也需要通過(guò)固定電源，因此僅適用于固定監(jiān)測(cè)，不能用于便攜式的移動(dòng)測(cè)量，且由于市場(chǎng)上現(xiàn)有的這些設(shè)備是通用設(shè)備，所以成本高、體積大，不能為用戶測(cè)量土壤水分提供直觀的操作界面，使用不方便。所以關(guān)于與管式土壤水分傳感器相配套使用的水分測(cè)試儀，目前在國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域處于空白狀態(tài)。
三、操作方法：
依照本實(shí)用新型技術(shù)方案所得到的土壤水分測(cè)試儀，是與管式土壤水分傳感器配套使用的智能新型儀表，在供電電源、模擬量信號(hào)的測(cè)試范圍與接口方面都與目前的管式土壤水分傳感器更匹配，與市場(chǎng)通用的各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備相比，其具體具備如下幾點(diǎn)特征：
1、通過(guò)傳感器接口可良好的與管式土壤水分傳感器配套連接使用，同時(shí)也可兼容針式土壤水分傳感器;
2、采用與現(xiàn)有技術(shù)不同的電路實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)設(shè)置獨(dú)立的微控制器單元，可提供功能強(qiáng)大的中央控制結(jié)構(gòu)，作為系統(tǒng)的核心部分，微控制器可完成系統(tǒng)的運(yùn)算及控制，實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及外圍接口電路的控制等等功能;
3、通過(guò)采用獨(dú)立的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，提高了數(shù)模轉(zhuǎn)換的分辨率，保證了更高的測(cè)量精度;
4、通過(guò)采用電源控制電路一可充電電池一充電電路的電源供給結(jié)構(gòu)，使得該測(cè)試儀不僅可自行進(jìn)行快速充電，并且可結(jié)合微控制器對(duì)電源輸出進(jìn)行實(shí)時(shí)需求調(diào)控以及電壓轉(zhuǎn)換;電源系統(tǒng)結(jié)合微控制單元的方案使得該測(cè)試儀可作為便攜式移動(dòng)測(cè)量工具脫離上位PC機(jī)以及固定電源獨(dú)立使用，用戶可手持儀表在田間不同的測(cè)試點(diǎn)移動(dòng)地進(jìn)行測(cè)量;
5、通過(guò)設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可提供大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，結(jié)合實(shí)時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)可同時(shí)保存與測(cè)量結(jié)果相關(guān)的測(cè)量深度和測(cè)量時(shí)間;
6、通過(guò)設(shè)置液晶顯示器一狀態(tài)指示電路一鍵盤電路的輸入輸出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可使得該測(cè)試儀極其方便地用于測(cè)量過(guò)程中，使得數(shù)據(jù)輸出界面更為友好，輸入的操作更為便捷，實(shí)現(xiàn)的功能更為豐富;儀表的顯示器提供更豐富的信息，不僅可以顯示土壤水分的讀數(shù)，而且可以顯示測(cè)量深度、系統(tǒng)時(shí)間、電池電量的狀態(tài)，并且可以瀏覽保存的歷史記錄;
7、可通過(guò)通信接口電路與上位PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用戶可通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)儀表的標(biāo)定方程參數(shù)進(jìn)行修改，以滿足測(cè)量不同質(zhì)地土壤的需要。
管式土壤水分溫度監(jiān)測(cè)儀/多層土壤監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
產(chǎn)品型號(hào)：JZ-BJJZ12
產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)：
1、 土壤溫度的測(cè)量：-55℃~+125℃;
測(cè)量精度：±0.5℃;
2、 土壤水分(體積含水量)測(cè)量范圍：干土～水分飽和土
測(cè)量精度：±2%(在提供本地土壤樣品校準(zhǔn)前提下)
3、 通訊方式：
GPRS/ CDMA 1X 無(wú)線通訊(移動(dòng)、聯(lián)通、電信全網(wǎng)支持)
RS232通訊
CAN通訊，通訊距離：大于500米
4、 供電方式：內(nèi)置磷酸鐵鋰電池供電或外部供電
5、 外形尺寸：直徑63mm，長(zhǎng)度隨傳感器的數(shù)量而不同。
6、 運(yùn)行環(huán)境：-20℃～85℃;
7、 外殼防護(hù)等級(jí)：地面部分：IP67;地面以下：IP68
