CN200993646Y - 土壤水分传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种土壤水分传感器，技术方案包括探头(9)，水分测量电路板，其整体外形采用“T”型结构设计，手柄(1)位于上部，在手柄(1)的下部顺序连接有圆锥杆(3)和探头(9)，探头(9)包括空心金属杆(4)，套在空心金属杆(4)上的圆环绝缘体(5、7)和金属环(6)，以及与空心金属杆(4)下部相连接的锥头(8)，圆锥杆(3)通过空心金属杆(4)与整个探头(9)可拆卸连接。金属环(6)和锥头(8)作为该探头的两个电极，由PVC绝缘体将二者隔离开。本实用新型结构简单，便于携带，结构强度高，适用范围广，使用方法简单，实时性好，价格低廉。

Description

土壤水分传感器

技术领域

本实用新型涉及一种土壤水分传感器，尤其涉及一种基于介电方法和边缘场效应的锥式水分传感器，它除了可用于土壤水分测量外，还可以用于其它多孔介质的水分测量，比如粮食，煤粉等。

背景技术

在农业领域，农作物的生长状况与其周围环境密切相关，尤其是土壤。土壤是一种多孔吸水介质，是由多种物质组成的一个多元复合系统。其物理特性可由不同的物理参数反映出来。许多科学家通过大量的研究表明农田土壤的压实度和含水量是影响农作物生长的两个重要参数。而水是农作物生长的源泉，不仅影响农作物对肥料的有效利用，而且与土壤中发生的一系列反应有关。

目前，全球水资源严重缺乏。我国水资源的供求也日益严峻，与此并存的却是部分地区水资源的严重浪费。做为一个农业大国，我国的农业用水量约占社会总耗水量的80％以上，而有效用水率却远远低于发达国家。因此，研发各种现代化农业节水设备使农业水资源得到合理高效的利用成为我国的首要任务。

当前土壤水分测量方法中，以介电方法最为普便。但目前各种商品化介电水分传感器均为针式结构，该结构具有几何结构简单，原理清晰，制做方便等特点。但该结构存最大的局限性在于探针的强度较弱，尤其是野外作业时，土壤容重较大，很容易导致探针的损坏。而且受探针强度的影响，探针的长度一般只限制于30cm以内，不便于深层土壤水分测量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服已有针式土壤水分传感器存在的探头强度弱，测量深度有限等结构上的缺陷，从而提供一种高强度，测量深度达到100cm，使用方便的土壤水分传感器。

为了达到本实用新型的目的所采取的技术方案包括探头9，水分测量电路板，其特征在于，整体外形采用“T”型结构设计，手柄1位于上部，在手柄1的下部顺序连接有圆锥杆3和探头9，探头9包括空心金属杆4，套在空心金属杆4上的圆环绝缘体5和7和金属环6，以及与空心金属杆4下部相连接的锥头8，圆锥杆3通过空心金属杆4与整个探头9可拆卸连接。

上述的土壤水分传感器中，所述手柄1内部搁置水分测量电路板，在手柄的一端留有小孔2，信号传输线通过小孔2将水分测量电路板输出信号与通用数据采集器连接。

上述的土壤水分传感器中，所述圆环绝缘体5、7是采用PVC材料制成的圆环，套在空心金属杆4上，金属环6嵌在圆环绝缘体5和7上，金属环6和锥头8被有效隔离开，使二者分别作为土壤水分传感器的正负极。

上述的土壤水分传感器中，所述圆锥杆3为空心圆杆，在圆锥杆3内部装有信号传输线，该信号传输线将受土壤水分影响的探头阻抗传送到所述的水分测量电路板。

上述的土壤水分传感器中，所述圆锥杆3的长度为10cm-100cm。

上述的土壤水分传感器中，所述空心金属杆4的两头都有螺纹，上与圆锥杆3连接，下与锥头8连接，便于不同锥头间进行灵活替换。

上述的土壤水分传感器中，所述的手柄1、圆锥杆3、空心金属杆4、金属环6和锥头8采用不锈钢材料制成。

本实用新型的创新点主要有：1土壤水分传感器整体结构采用“T”型结构设计，极大增强了几何结构的强度；2入土部分采用锥式结构，从而减小插入土壤进行水分测量时的受力；3巧妙地将锥头设计成水分传感器电极探头的一部分。本土壤水分传感器主要优点是结构简单、便于携带、结构强度高，适用范围广，使用方法简单、价格低廉。

附图说明

图1为本实用新型外形结构图；

图2为本实用新型探头部分元件分解结构图。

图面说明如下：

手柄-1；        小孔-2；           圆锥杆-3；

空心金属杆-4；  圆环绝缘体-5、7；

金属环-6；      锥头-8；           探头-9。

具体实施方式

以下结合附图与实施例详细说明本实用新型。

参考图1，制作一本实施例的土壤水分传感器包括：一个用于支持传感器的圆锥杆3，在圆锥杆3上端用于手持操作的手柄1，手柄1为空心圆柱，内置水分测量电路板，在手柄1的一侧有小孔2用于安装输出水分测量电路板信号的传输线，该传输线将水分测量电路板输出信号与数据采集器连接起来，圆锥杆3下端连接水分传感器的探头9。传感器整体为“T”型结构。

参考附图2，水分传感器的探头9包括：带有螺纹的空心金属杆4、由PVC材料制作的圆环绝缘体5和7、金属环6和锥头8。水分传感器的探头9通过空心金属杆4上的螺纹与圆锥杆3相连。圆环绝缘体5和7套在空心金属杆4上，金属环6嵌在圆环绝缘体5和7上，金属环6和锥头8被圆环绝缘体5和7有效隔离开，使二者分别作为土壤水分传感器的正负极。

在圆锥杆3的内部装有传输线将测得的探头阻抗送到水分测量电路板。圆锥杆3的长度根据需要可在10cm到100cm之间，便于田间不同深度土壤水分测量的需要。

锥头8作为土壤水分传感器的另一个电极，与带有螺纹的空心金属杆4连接。圆锥的锥角几何尺寸完全服从ASAE标准。这样，当圆锥附近的土壤水分发生变化时，基于边缘场效应的阻抗也会随之发生相应改变。

带有螺纹的空心金属杆4上与圆锥杆3相连接，下与探头9连接。由于实际应用过程中，探头部分容易损坏，这样的设计便于不同探头间进行灵活替换。

本实施例中，除圆环绝缘体为PVC材质外，整体结构采用不锈钢材料制成，便于插入较硬地质的土壤。

本实用新型从测得阻抗到信号输出路径为：探头所测阻抗→水分测量电路板→数据采集器。在使用中，只需将水分传感器探头插入被测土壤中，插入深度根据测量需要决定。插入后，水分测量电路板通过小孔2上的传输线输出被测土壤的水分信号。将该信号根据Topp公式或其它水分测量经验公式转换，即可获得被测土壤的水分值。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1、一种土壤水分传感器包括探头(9)，水分测量电路板，其特征在于，整体外形采用“T”型结构设计，手柄(1)位于上部，在手柄(1)的下部顺序连接有圆锥杆(3)和探头(9)，探头(9)包括空心金属杆(4)，套在空心金属杆(4)上的圆环绝缘体(5、7)和金属环(6)，以及与空心金属杆(4)下部相连接的锥头(8)，圆锥杆(3)通过空心金属杆(4)与整个探头(9)可拆卸连接。

2、根据权利要求1所述的土壤水分传感器，其特征在于，所述手柄(1)内部搁置水分测量电路板，在手柄的一端留有小孔(2)，信号传输线通过小孔(2)将水分测量电路板输出信号与通用数据采集器连接。

3、根据权利要求1或2所述的土壤水分传感器，其特征在于，所述圆环绝缘体(5、7)是采用PVC材料制成的圆环，套在空心金属杆(4)上，金属环(6)嵌在圆环绝缘体(5、7)上，金属环(6)和锥头(8)被有效隔离开，使二者分别作为土壤水分传感器的正负极。

4、根据权利要求1所述的土壤水分传感器其特征在于：所述圆锥杆(3)为空心圆杆，在圆锥杆(3)内部装有信号传输线，该信号传输线将受土壤水分影响的探头阻抗传送到所述的水分测量电路板。

5、根据权利要求1或2所述的土壤水分传感器，其特征在于，所述圆锥杆(3)的长度为10cm-100cm。

6、根据权利要求1或2所述的土壤水分传感器，其特征在于，所述空心金属杆(4)的两头都有螺纹，上与圆锥杆(3)连接，下与锥头(8)连接。

7、根据权利要求1或2所述的土壤水分传感器，其特征在于，所述的手柄(1)、圆锥杆(3)、空心金属杆(4)、金属环(6)和锥头(8)采用不锈钢材料制成。