CN205246586U - 一种新型的土壤水分传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型的土壤水分传感器，包括多个传感器，所述多个传感器固定安装于一个壳体中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，所述多个传感器的信号线自所述壳体内引出。本实用新型通过将多个传感器固定安装于一个壳体中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，可以方便测量时传感器的布置，从而解决了在测量时布设困难、费时费力，前期工作量相当大，而且会导致测量精度的不准确。

Description

一种新型的土壤水分传感器

技术领域

本实用新型属于土壤水分传感器技术领域，具体涉及一种新型的土壤水分传感器。

背景技术

水是现代工业和农业生产的重要资源，是国民经济的命脉，也是社会发展和经济进步的重要因素。20世纪50年代以后，全球水资源状况迅速恶化，水污染日趋严重。因此，节约用水、合理高效用水受到世界各国越来越多的重视。作为农业大国，我国农业用水量约占社会总用水量的80％以上，但是目前我国灌溉用水的有效利用率在40％左右，而发达国家已达到80％～90％；如果将现有灌溉用水有效利用率提高10％—20％，则每年我国可节约水量约350～700亿立方米，另外农业水生产效率低使得我国每立方米水的粮食生产能力不足1kg，而发达国家已经达到2.35kg。因此，在农业生产中根据实测的具体土壤水分状况大力发展节水灌溉，对我国提高农业用水效率、缓解我国水资源危机，意义重大。

土壤水分的测量能及时了解土壤墒情，对节水灌溉起着重要的前导性作用，是现代精细农业技术的重要基础。但现代土壤水分传感器具有以下缺陷：

1、现有技术采用多个传感器穿插布置进行测量，布设困难、费时费力，前期工作量相当大；2、长期连续测量，探针容易腐蚀，影响测量精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述的技术问题而提供一种新型的土壤水分传感器。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种新型的土壤水分传感器，包括多个传感器，所述多个传感器固定安装于一个壳体中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，所述多个传感器的信号线自所述壳体内引出。

所述多个传感器的间隔区域内填充有硅胶材料。

所述壳体包括一个一端封闭的槽体以及一个用于将所述槽体的开口端盖住的盖体，所述槽体上设有一个插片，所述插片插装在所述探针孔的相对侧。

所述壳体采用SMC材料制成。

所述探针采用不锈钢材料制成。

所述传感器为4个。

本实用新型通过将多个传感器固定安装于一个壳体中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，所述多个传感器的信号线自所述壳体内引出，可以方便测量时传感器的布置，从而解决了在测量时布设困难、费时费力，前期工作量相当大，而且会导致测量精度的不准确。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例提供的土壤水分传感器的硬件原理结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例提供的土壤水分传感器的外壳的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本实用新型的实质性特点和优势作进一步的说明，但本实用新型并不局限于所列的实施例。

请参阅图1~2所示，一种新型的土壤水分传感器，包括有MCU控制器，与所述MCU控制器连接的数据存储模块、电流模块、接口电源、信号调理电路、键盘以及备用端口，所述电流模块给所述MCU控制器供电，并包括通过信号线而与所述信号调理电路相连接的安装在传感器节点位置的多个传感器1，所述多个传感器固定安装于一个壳体2中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针11自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，所述多个传感器的信号线12自所述壳体2内引出。

其中，所述多个传感器的间隔区域内填充有硅胶材料。

进一步的，所述壳体包括一个一端封闭的槽体，以及一个用于将所述槽体的开口端盖住的盖体21，封闭端具有便于插入土壤中固定该壳体的锥形部22，所述槽体上设有一个插片，所述插片插装在所述探针孔的相对侧，所述壳体类似于一个抽屉的结构。

其中，所述壳体采用SMC材料制成。

其中，所述探针采用不锈钢材料制成。

较优的，所述传感器为4个。

由于在安装过成中首先是对土壤的撅起，这会导致使土壤刨面的不均匀，而直接采用探针插入的方法在插入传感器时需要对土壤的深度进行测量，显然这样测量的结果是不精确的。这样不但布设困难、费时费力，前期工作量相当大，而且会导致测量精度的不准确。因此，本新型采用外壳固定的方法将传感器固定住进行测量，从而解决了上述的技术问题。

使用时，将多个传感器，如4个传感器用外壳固定住，传感器外壳上已分别标有相应的刻度，如10cm、20cm、30cm、40cm刻度，这样减少了在现场对土壤刨面的测量，更加准确快而且以更高的效率安装好土壤水分传感器。

同时，本新型由于采用外壳将传感器固定住，因而，还具有以下优点：

1）保护了传感器的安全。

2）避免了安装错位导致的数据不准确。

3）避免了运行过程中的人为干预。

4）外壳使用SMC材料制成，这种材料具有良好的抗冲击、抗弯曲强度、高耐磨擦性、高耐腐蚀性、破损安全性好。既保证了测量的精度又对传感器进行了后期的保护而且还大大减少了工作量。

进一步的，本新型土壤水分传感器采用不锈钢探针，该不锈钢探针具有一定的防腐蚀能力，在这基础上，同时在不锈钢探针的表面附有SMC材料，这种材料有绝对的密封防水性能、防腐蚀性能使传感器可长期埋于土壤中使用，不会生锈，很大程度上提高了传感器的使用寿命。

进一步的，本新型土壤水分传感器还具有电源输入防反接保护电路，该电源输入防反接电路可以是利用二极管的单向导电性来实现防反接保护的，当电源通过全桥整流电路调整输出以保证电源极性的正确。

需要说明的是，在使用频率法测定水分含量时，采用高频振荡法（FDR）的传感器所发出的频率的高低影响传感器的测量精度。发出更高的频率会使测量的精度更高，但考虑稳定测量的前提下，在本次的设计中，经过大量进行实验对比，我们采用的传感器的工作频率从原来100Mh到150Hhz。

在原有技术中，工作频率为100Mhz时传感器的测量精度能达到±3%，如经特定土壤标定后最终经度能达到±2%，为了提高测量精度，本实用新型中该传感器在工作频率为150Mhz时，精度就能达到2%，如经过土壤测定后精度能达到1%。

在测量范围方面：在原有技术中，传感器对土壤的感应范围为直径125毫米、高为200毫米的圆柱体。本实用新型中在工作频率为150Mhz时传感器的对土壤的感应范围为直径425毫米，高为400毫米的圆柱体，相当于原有技术感应范围的2—3倍。这使传感器成功解决了由于测量频率限制导致测量范围小，测量精度不高的问题。

综上可以看出，本新型的优点如下：

1、传感器的测量精度得到很大的提高；

2、探针长度足够长，密封性好，耐腐蚀能长期稳定测量当地土壤含水量；

3、测量面积范围广，大大减小了工作量；

4、测量精度高，响应速度快、互换性好；

5、具备电源反接保护功能。

本实用新型该传感器可连续定点、实时监测土壤剖面的动态含水量，准确掌握土壤水分空间立体分布情况，为最佳灌溉时机及阈值的选择和精确灌溉制度的制定提供策略，实现节水灌溉，从而提高农作物产量和品质，获得最佳社会经济效益。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (6)

1.一种新型的土壤水分传感器，其特征在于，包括多个传感器，所述多个传感器固定安装于一个壳体中，所述多个传感器间隔设置且所述多个传感器的探针自所述壳体的侧壁上一侧的探针孔中伸出，所述壳体上预制有刻度，所述多个传感器的信号线自所述壳体内引出。

2.如权利要求1所述土壤水分传感器，其特征在于，所述多个传感器的间隔区域内填充有硅胶材料。

3.如权利要求2所述土壤水分传感器，其特征在于，所述壳体包括一个一端封闭的槽体以及一个用于将所述槽体的开口端盖住的盖体，所述槽体上设有一个插片，所述插片插装在所述探针孔的相对侧。

4.如权利要求1或3所述土壤水分传感器，其特征在于，所述壳体采用SMC材料制成。

5.如权利要求1所述土壤水分传感器，其特征在于，所述探针采用不锈钢材料制成。

6.如权利要求1或3所述土壤水分传感器，其特征在于，所述传感器为4个。