CN107941286A - 一种便携式田间多参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式田间多参数测量装置，包括土壤紧实度、土壤温度、土壤水分、距离、重量、倾角的测量。克服了现有田间土壤测量装置功能单一、测量效率低的问题。该装置包括测量主机、连接杆、探测杆和称重钩。测量主机包括可变换位置的把手、气泡水平仪、拉压力传感器、倾角传感器、激光测距模块、蓝牙数传模块、卫星定位模块、液晶显示屏、测量电路板。探测杆上间隔设置环状金属电极。本发明用于田间试验可实现多参数测量，效率高、节能环保、结构简单，满足农业生产和科学研究的需求。

Description

一种便携式田间多参数测量装置

技术领域

本发明涉及一种用于农业生产和科学研究的便携式田间多参数测量装置，尤其是涉及一种测量农田土壤紧实度、土壤温度、土壤水分、距离、重量、坡度的仪器。

背景技术

随着农业生产机械化水平不断提高，极大地降低了劳动强度，提高了劳动生产效率，但农业机械设备的大规模、频繁使用使耕地土壤压实问题日趋严重。土壤压实不仅与农作物产量、种子的发芽破土率以及植物的根系发育状况密切相关，还直接影响着土壤水分的运移。土壤温度、水分、紧实度直接关系到农作物的品质和产量。

目前传统的田间测量装置多存在设备功能单一、测量效率不高、使用不方便、精度不够、体积庞大等缺点。农业生产过程中又经常需要测量土壤温度、土壤水分、样本重量、距离和坡度等多参数，存在需携带过多仪器设备过于复杂、不方便的问题。

发明内容

为了克服传统田间测量装置功能单一的问题，以及方便农业生产，本发明设计了一种由测量主机、连接杆、和探测杆等部件组成的便携式田间多参数测量装置和使用方法。实现了将土壤紧实度、土壤温度、土壤水分、重量、距离和坡度多个常用参数的测量装置融为一体，此装置提高内部传感器的使用效率，经济环保，并且精度高、方便使用、结构简单、便于携带，于此同时，本发明还具有数据自动存储记录、记录测点位置信息、实时查看数据以及无线传输等功能，能够满足农业生产和科学研究的多重需要。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种便携式田间多参数测量装置，包括测量主机、连接杆、探测杆和带有螺纹的称重钩。

所述测量主机包括把手、水平指示器、拉压力传感器、倾角传感器、激光测距模块、蓝牙数传模块、卫星定位模块、液晶显示屏、测量电路板；所述测量电路板包含放大器、A/D转换器、数据存储器、单片机、锂电池、USB接口。

所述探测杆下端有金属圆锥探头，杆体为非导电材料，在杆体上间隔一定距离设置环状金属探测电极；在探测杆锥头部和环状金属探测电极内设置温度传感器。

测量土壤紧实度、温度和水分时，可根据操作者身高和所需贯入深度选择安装把手的位置和探测杆长度，所述紧实度由圆锥形贯入头、探测杆、连接杆传递给安装在测量主机内的拉压力传感器，所述土壤水分由探测杆上的金属电极感应，输出电压经放大器、A/D转换器，再通过单片机处理运算，所述温度由安装在每个金属探测电极内的温度传感器测出，一并传递给单片机处理，同时贯入深度由测距模块测出，测点位置信息由卫星定位模块测出，单片机将所有信息实时输出在液晶显示屏上并保存在数据储存器中，数据可通过有线或无线方式传输至外部计算机。

单独测量距离时，所述距离由安装在测量主机下方的测距模块测出，传输到单片机上处理，最后显示在液晶显示屏上并同时保存在数据储存器中，数据可通过有线或无线方式传输给用户。

测量重量时，所述重量通过称重钩、连接杆传递给安装在测量主机内的拉压力传感器，传感器的输出电压经应变放大器、A/D转换器，再通过单片机的处理运算，输出在液晶显示屏上并同时保存在数据储存器中，数据可通过有线或无线方式传输给用户。

测量坡度时，所述坡度通过倾角传感器测出，传输到单片机处理运算，输出在液晶显示屏上并同时保存在数据储存器中，数据可通过有线或无线方式传输给用户。

本发明所述便携式田间多参数测量装置使用方法，主要包括以下步骤。

测量土壤紧实度、温度和水分时，测定步骤如下：

S1：根据需要选择安装把手和探测杆；

S2：开机，测量装置默认处于测量土壤紧实度模式，激光测距模块自动启动，将测量装置提高至锥尖与地面刚刚接触，待高度稳定3s后，测量零点确定，屏幕贯入深度值显示为“0”，可以开始测量；

S3：缓慢向下按压测量装置(尽可能保持在30mm/s)，观察贯入深度、紧实度、温度和水分数值；

S4：停止测量时，保持待土壤温度、水分示数稳定后、缓慢向上提起测量装置，测量结束，数据自动编号储存，可通过记录查看按键查看所有记录，也可选择性删除数据。

当需要测量距离时，测量步骤如下：

S1：选取合适位置深度，利用测量主机将探测杆插入土壤中，取下测量主机。

S2：将测量主机外壳上的固定孔与探测杆联结，并调整适当位置使水平指示器水平。

S3：开机，通过测量主机上的按键选择测量距离模式，按开始测量按键，开始测量。

当需要测量重量时，测量步骤如下：

S1：开机，选择测量重量模式,所测重量显示在屏幕上

S2：当待测量样本较轻时，将称重钩与测量主机连接杆联结，直接将装有样本的网兜悬挂于称重钩上，人工提起测量主机，待示数稳定后自动储存，也可通过按键手动储存；当测量样本较重时，为节省人力，根据二力杆原理，将探测杆与测量主机连接杆联结，插入土壤中，装有样本的网兜悬挂至把手上，从而获得样本重量。

当需要测量坡度时，测量步骤如下：

S1：将测量主机置于被测平面上，按开始测量键，开始测量。

S2：当度数稳定后，数据自动编号保存，可通过记录查看键，查看或删除储存的数据。

本发明相对与现有技术，具有如下的优点和效果：

1.本发明实现了将土壤紧实度、土壤温度、土壤水分、重量、距离、坡度和位置信息的测量融为一体，其结构简单，经济环保、方便携带。

2.本发明设置可拆卸变换位置的把手，能够克服传统手持土壤测量仪器由于贯入深度过深而导致不方便发力贯入的问题。

3.本发明的测量主机以单片机、传感器、无线传输模块、卫星定位模块、激光测距模块、液晶显示屏为核心，测量数据实时准确显示，同步记录和自动存储，并无线传输。

附图说明

图1本发明测量主机整体结构示意图；

图2电路传输框图；

图3本发明控制面板示意图；

图4本发明测量主机剖视图；

图5本发明称重钩结构示意图；

图6本发明探测杆结构示意图；

图7本发明测距模式示意图；

图面说明：测量主机-1，把手-2，连接杆-3，探测杆-4，称重钩-5，测距模块

液晶显示屏-7，电源开关-8A,功能切换按钮-8B，记录查看按钮-8C，删除数据按钮-8D，测量/确认按钮-8E，USB接口-9，固定孔-10，水平指示器-11，拉压力传感器-12，水平指示器-13，把手安装孔-14，测量电路板-15,金属电极-16。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。

如图1-7所示，一种便携式田间多参数测量装置，它包括测量主机1、连接杆3、探测杆4和称重钩5；探测杆4为中空管，由碳纤维等高强度非导电复合材料制成；探测杆长10mm，下端嵌有直径为12.83mm锥角为30度的不锈钢圆锥探头，上端嵌有不锈钢螺纹联接头与不锈钢连接杆3相联；在杆体上间隔一定距离设置环状不锈钢探测电极16；在探测杆锥头部和环状不锈钢金属探测电极16内设置温度传感器，电极和传感器的引线从管内引出。

测量主机外壳可用冷轧钢板或铝合金板等制成；在测量主机内腔上部有测量电路板15，内腔下部有拉压力传感器12，传感器上端用螺柱与壳体内横梁相联，下端与连接杆3通过螺纹相联，连接杆穿过主机壳体，下端与探测杆4或称重钩5通过螺纹联接；在测量主机1壳体上嵌有固定孔10，探测杆4可卸下与固定孔10通过螺纹联接；测量主机壳体上和嵌入有气泡式水平指示器13，测量主机下端安装有激光测距模块6；上端为控制面板8，面板上设置有气泡式水平指示器11，面板上设有五个操作按键，从左至右依次包括电源开关8A,功能切换按钮8B，记录查看按钮8C，删除数据按钮8D，测量/确认按钮8E；测量主机1两侧有一对把手2，可卸下更换位置，以满足不同身高的操作者和不同贯入深度的需要。

所述便携式田间多参数测量装置，当用于测量距离时，通过按键区8上的功能切换按钮8B，转换成测距模式，并将探测杆4插入土中，将测量主机1外壳上的固定孔10与探测杆4相连，调平水平指示器13，以此来测量距离。

所述便携式田间多参数测量装置，当用于测量重量时，通过控制面板8上的功能转换按钮8B，转换成测量重量模式，将称重钩5与测量主机1相连，在称重钩上悬挂需要测量的样本，以此来测量重量。

所述便携式田间多参数测量装置，当需要测量坡度时，通过控制面板8上的功能转换按钮8B，转换成测量坡度模式，将测量主机1置于被测平面上，利用内置倾角传感器得出坡度。

所述便携式田间多参数测量装置，当需要测量土壤紧实度、温度、水分时，只需利用测量主机1将探测杆4贯入土壤中，就可以从液晶显示屏7上获得所需参数。

Claims (4)

1.一种便携式田间多参数测量装置，其特征是：它包括测量主机(1)、连接杆(3)和探测杆(4)；所述的探测杆下端有金属圆锥探头，杆体为非导电材料，在杆体上间隔一定距离设置环状金属探测电极(16)；在探测杆锥头部和环状金属探测电极(16)内设置温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种便携式田间多参数测量装置，其特征是：在所述的测量主机(1)壳体上嵌有固定孔(10)，探测杆(4)可卸下与固定孔(10)联接，壳体两侧设置有可拆卸变换位置的把手(2)；测量主机(1)的外壳和控制面板(7)上分别安装有水平指示器(13)和(11)；所述探测杆(4)或称重钩(5)通过连接杆(3)与测量主机(1)联接。

3.根据权利要求1所述的一种便携式田间多参数测量装置，其特征是：所述的测量主机内设置有拉压力传感器(12)、测距模块(6)、倾角传感器、卫星定位模块、蓝牙数传模块以及对应的测量电路板(15)。

4.根据权利要求1所述的一种便携式田间多参数测量装置，其特征是：所述的连接杆(3)上端与拉压力传感器(12)联接。