KR20110017617A - Apparatus for measuring moisture of soil useing microwave - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for measuring moisture of soil using microwave is provided to improve representativeness and reliability of a measured value by enlarging a measurement range. CONSTITUTION: A device for measuring moisture of soil using microwave comprises a standard antenna part(13), an insulating layer(14), a transmission antenna part(11), an RX-antenna(12), a signal processing part(20). The insulating layer is installed in the exterior wall of the standard antenna part. The transmission antenna part is installed in the exterior wall of the insulating layer and radiates the high frequency for measuring to a measurement object.

Description

고주파 토양 수분 측정 장치{APPARATUS FOR MEASURING MOISTURE OF SOIL USEING MICROWAVE}High Frequency Soil Moisture Measurement Device {APPARATUS FOR MEASURING MOISTURE OF SOIL USEING MICROWAVE}

본 발명은 토양 및 곡물의 수분을 측정하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고주파를 이용하여 측정물이 함유하고 있는 수분과 비례 관계를 가지는 유전율을 측정하여 토양 등의 측정물이 포함하고 있는 수분의 양을 측정하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for measuring the moisture of the soil and grains, and more particularly, by using a high frequency to measure the dielectric constant having a proportional relationship with the moisture contained in the measured water contained in the water, such as soil It relates to a device for measuring the amount of.

수분이라 함은 어떠한 매질에 포함되어 있는 물기를 뜻하며, 물기의 형태는 온도와 압력에 따라서 고체, 액체, 기체 중 어느 하나의 형태를 가지게 된다. 대게의 수분 측정이라 하는 것은 매질이 포함하고 있는 액체 형태의 물기, 즉 축축한 정도를 뜻 한다.Moisture refers to the water contained in any medium, the type of water will have any one of a solid, liquid, gas depending on the temperature and pressure. Moisture measurement usually refers to the amount of water in the liquid form of the medium, ie the degree of moistness.

도 1은 종래 기술의 수분 측정 장치를 나타낸 것으로서 토양 및 목재, 곡물 등의 측정물에 수분 측정 장치의 몸체 하방에 구비된 수분 측정용 탐침을 찔러 넣은 다음, 고주파 정재파비 변화를 측정하여 측정물이 포함하고 있는 수분의 양을 측정하는 방식이거나, 두 개의 탐침을 구비하고 탐침 사이에 고주파 전달 시간을 측정하여 측정물이 포함하고 있는 수분의 양을 측정하는 방식을 사용하고 있다.Figure 1 shows a moisture measuring device of the prior art as a soil and wood, grains, etc. inserted into the measurement of the moisture measuring probe provided under the body of the moisture measuring device, and then measured the high frequency standing wave ratio change A method of measuring the amount of water contained or measuring the amount of water contained in the measuring object is provided by having two probes and measuring the high frequency transmission time between the probes.

하지만 종래 기술에 의한 수분 측정 장치의 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the method of the moisture measuring apparatus according to the prior art has the following problems.

첫째, 측정 장치의 탐침과 측정물과의 접촉 면적 및 압밀에 의한 측정값의 영향이 많다. 특히, 고주파 정재파비를 이용한 측정 방식은 탐침 주위의 공극이나 압밀의 불균일 등, 고주파 진행 경로의 불균일한 임피던스가 발생할 경우에는 측정값의 정확성이 떨어진다.First, there are many influences of the measured value by contact area and consolidation between the probe and the measuring object of the measuring device. In particular, the measurement method using the high frequency standing wave ratio is inaccurate when the nonuniform impedance of the high frequency propagation path, such as the voids around the probe or the unevenness of consolidation, occurs.

둘째, 측정물의 입자나 성질이 일정하지 않을 경우이다. 종래 기술의 탐침과 맞닿은, 혹은 탐침과 탐침 사이의 측정물의 좁은 범위에 대한 수분을 측정하는 방식인 경우에는 측정물 입자의 크기가 고르지 않거나 암편 등의 이물질이 많을 경우에 측정값의 대표성과 신뢰성이 감소한다.Second, the particle or property of the workpiece is not constant. In the case of measuring moisture on a narrow range of the workpiece, which is in contact with the probe of the prior art or between the probe and the probe, the representativeness and reliability of the measured value may be reduced when the particle size of the workpiece is uneven or when there are many foreign substances such as rock fragments. Decreases.

셋째, 도전성 금속 재질인 측정용 고주파 탐침이 습한 토양 등의 측정물과 직접 닿아 있어서 마모되거나 표면의 특성이 변화할 수 있다.Third, the high-frequency probe for measurement, which is a conductive metal material, is in direct contact with a measurement object such as wet soil, which may cause wear or surface characteristics to change.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수분 측정 장치와 측정물 간의 공극과 압밀 등에 의한 측정 오차를 감소하여 측정 정확도를 개선하고, 측정 범위를 확대하여 측정값의 대표성과 신뢰성을 향상시킨 수분 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems described above, to improve the measurement accuracy by reducing the measurement error due to the gap and consolidation between the moisture measuring device and the measurement object, and to improve the representativeness and reliability of the measured value by expanding the measurement range It is an object of the present invention to provide a moisture measuring apparatus.

본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치는 '원통형' 혹은 '봉'의 형상을 가지 며 도전성 금속 재질의 기준 안테나부(13);와 상기 기준 안테나부(13)의 외벽에 설치되어 측정용 고주파를 토양 등의 측정물에 방사하는 송신 안테나부(11); 및 상기 송신 안테나부(11)로부터 측정물에 방사되어 나온 고주파 신호를 수신하기 위하여 상기 송신 안테나부(11)로부터 소정 거리 이격시켜서 상기 기준 안테나부(13)의 외벽에 설치되는 수신 안테나부(12);를 포함하는 측정 안테나부(10);와 상기 송신 안테나부(11)를 통해 방사될 고주파 신호를 발진시키고, 상기 수신 안테나부(12)를 통해 수신된 고주파 신호를 분석하여 측정물의 수분값을 생성하는 신호 처리부(20); 및 상기 측정 안테나부(10);의 외부에 일정한 두께를 가지는 원통형인 중공의 보호부(30);를 포함한다.The high frequency moisture measuring apparatus according to the present invention has a shape of 'cylindrical' or 'rod' and is provided on a reference antenna part 13 made of a conductive metal material and on an outer wall of the reference antenna part 13 to measure high frequency soil for measurement. A transmission antenna unit 11 radiating to a measurement object such as; And a receiving antenna unit 12 installed at an outer wall of the reference antenna unit 13 by being separated from the transmitting antenna unit 11 by a predetermined distance in order to receive a high frequency signal radiated to the measurement object from the transmitting antenna unit 11. Oscillating a high frequency signal to be radiated through the transmitting antenna unit 11 and analyzing the high frequency signal received through the receiving antenna unit 12 to determine the moisture value of the measurement object; Signal processing unit 20 for generating a; And a cylindrical hollow protection part 30 having a predetermined thickness on the outside of the measuring antenna part 10.

또한, 상기 보호부(30);는 상기 측정용 고주파의 투과가 용이하도록 플라스틱이나 PVC, 혹은 합성수지 등의 비전도성 재질을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the protection unit 30; is characterized in that using a non-conductive material such as plastic, PVC, or synthetic resin to facilitate the transmission of the high frequency for the measurement.

또한, 상기 신호 처리부(20);는 상기 송신 안테나부(11)를 통해 측정용 고주파 신호가 방사되도록 고주파 신호를 발진시키는 고주파 발진부(21);와 상기 수신 안테나부(12)에서 수신된 고주파 신호를 토양 등 측정물의 수분에 의한 비례적인 고주파 신호 특성의 변화값을 감지하여 전압 신호로 바꾸어 출력하는 고주파 처리부(22); 및 상기 고주파 발진부(21)가 고주파 신호를 발진하도록 제어하고, 상기 고주파 처리부(22)로부터 전달된 신호를 이용하여 토양의 수분값을 생성하는 제어부(23);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The signal processor 20 may include: a high frequency oscillator 21 oscillating a high frequency signal such that a high frequency signal for measurement is radiated through the transmit antenna 11; and a high frequency signal received by the receive antenna 12; A high frequency processor 22 which detects a change value of a high frequency signal characteristic proportional to moisture due to moisture of a measurement object such as soil and converts the signal into a voltage signal; And a controller 23 controlling the high frequency oscillator 21 to oscillate a high frequency signal, and generating a moisture value of the soil by using the signal transmitted from the high frequency processor 22.

또한, 상기 기준 안테나부(13);는 상기 고주파 발진부(21)와 상기 고주파 처리부(22)의 기준 전위와 단락(short)되어 있거나 고주파를 포함하는 교류적으로 낮 은 저항으로 결합되어 있어서 상기 측정 안테나부(10)에서 측정용 고주파의 송신과 수신이 효율적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.In addition, the reference antenna unit 13; is coupled to the reference potential of the high frequency oscillation unit 21 and the high frequency processing unit 22 with a short or short with an alternatingly low resistance including a high frequency so that the measurement The antenna unit 10 is characterized in that the transmission and reception of the high frequency for measurement is made efficiently.

본 발명은 원통형인 기준 안테나부(13)와 상기 기준 안테나부(13);의 외벽에 각각 설치된 송신 안테나부(11);와 수신 안테나부(12);에 의하여 측정용 고주파를 이용한 넓은 영역의 수분 측정이 가능하며, 측정 안테나부(10);의 외부에 일정한 두께를 가지면서 측정용 고주파의 투과가 용이한 플라스틱이나 합성수지 계열 등의 비전도성 재질로 형성된 보호부(30);를 구비하여 측정 장치와 측정물간의 접촉 밀도 및 공극 등, 설치 시 나타날 수 있는 토양 등 측정물의 교란에 의한 측정 오차를 줄일 수 있어 종래 기술의 수분 측정 장치에 비하여 보다 정확하고 신뢰성 있는 수분 측정이 가능하다.According to the present invention, a cylindrical antenna antenna (13) and the antenna antenna (13) are respectively provided on the outer wall of the reference antenna unit (13); and the receiving antenna unit (12); It is possible to measure the moisture, measuring antenna unit 10; having a certain thickness on the outside and easy to transmit high frequency for measurement, easy to transmit the protection unit 30 formed of a non-conductive material such as plastic or synthetic resin series; The measurement error caused by disturbance of the measuring object, such as the contact density and voids between the device and the measuring object, such as soil, which may appear during installation, can be reduced, which enables more accurate and reliable moisture measurement than the conventional water measuring device.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3과 도 4는 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 측정 안테나부(10)의 구조를 설명하기 위한 절개 사시도(도3)와 절개도(도4)이다.2 is a block diagram for explaining the main configuration of the high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention, Figures 3 and 4 is a cutaway for explaining the structure of the measuring antenna unit 10 of the high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention 3 is a perspective view (FIG. 3) and a cutaway view (FIG. 4).

도 2, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 '원통형' 혹은 '봉'의 형상을 가진 기준 안테나부(13);의 외벽에 측정용 고주파를 방사하는 송신 안테나부(11);와 상기 송신 안테나부로부터 토양 등의 측정물로 방사되어 나온 고주파 신호를 수신하 는 수신 안테나부(12);를 포함하는 측정 안테나부(10);를 구비하여 측정물의 유전율 및 정전용량에 따른 수신 신호의 변화를 측정하여 토양의 수분을 산출하는 것을 특징으로 하며, 측정 안테나부(10)의 외부에 일정한 두께를 가지는 원통형인 중공의 보호부(30);을 두어 측정물과 측정 안테나부(10);의 사이에 일정한 거리를 확보하여 수분 측정 장치를 측정물 내에 설치할 때 나타날 수 있는 측정물의 교란과 압밀 변화에 의한 측정 오차를 줄여서 측정의 정확성과 신뢰성을 향상 시킨 것이다.2, 3 and 4 as shown in the reference cylindrical portion 13 having a 'cylindrical' or 'rod' shape; transmitting antenna unit 11 for radiating high frequency for measurement on the outer wall; and the transmission The receiving antenna unit 12 for receiving a high frequency signal radiated from the antenna unit to the measurement object such as soil; including a measuring antenna unit 10 including; change of the received signal according to the dielectric constant and capacitance of the measuring object Characterized in that to calculate the moisture of the soil by measuring the, cylindrical hollow protection portion 30 having a certain thickness on the outside of the measuring antenna unit 10; placing the measurement object and the measuring antenna unit 10; By securing a certain distance between them, it is possible to improve the accuracy and reliability of the measurement by reducing the measurement error caused by the disturbance and consolidation change of the workpiece which may appear when the moisture measuring device is installed in the workpiece.

도 2 및 도 4에 도시한 것처럼 측정 안테나부(10);의 송신 안테나부(11);와 수신 안테나부(12);는 송신 안테나부(11);에서 방사될 측정용 고주파가 측정물에 원활히 방사되지 못하고 수신 안테나부(12);에 직접 전달되어 수신될 경우 나타날 수 있는 측정 감도 저하를 막기 위하여 소정 거리 이격시켜서 배치하여야 하며, 바람직하게는 기준 안테나부(13);을 사이에 두고 서로 반대방향으로 배치되어야 한다.As shown in FIGS. 2 and 4, the measuring antenna unit 10; the transmitting antenna unit 11 and the receiving antenna unit 12; the transmitting antenna unit 11; In order to prevent a decrease in measurement sensitivity that may appear when the radiation is not directly radiated to the receiving antenna unit 12 and is received directly, it should be arranged at a predetermined distance apart, preferably the reference antenna unit 13; It should be arranged in the opposite direction.

또한, 기준 안테나부(13);는 '원통형' 혹은 '봉'의 형상을 가지며 구리 등 전도성이 우수한 도체로 형성되어서 송신 안테나부(11);와 수신 안테나부(12);가 측정용 고주파를 원활히 방사하고 수신 할 수 있는 기준 전위의 역할을 함께 수행하며, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 기준 안테나부(13);와 송신 안테나부(11); 및 수신 안테나부(12);의 사이에는 일정한 두께의 절연층(14);이 존재하여서 측정 안테나부(10);는 원통형인 본 발명의 바깥 방향, 즉 측정물을 향한 방향으로 측정용 고주파의 송신과 수신에 있어서 지향성을 가진 안테나의 효과를 띄게 된다.In addition, the reference antenna unit 13; is formed of a conductor having excellent conductivity, such as copper, or the shape of a 'cylindrical' or 'rod' so that the transmission antenna unit 11 and the receiving antenna unit 12; Together with the role of the reference potential that can radiate and receive smoothly, as shown in Figures 3 and 4, the reference antenna unit 13; and the transmitting antenna unit 11; Between the receiving antenna portion 12; there is an insulating layer 14 of a certain thickness; between the measuring antenna portion 10; is a cylindrical high frequency of the measurement in the outward direction of the present invention, that is, the direction toward the measurement object It has the effect of a directional antenna in transmission and reception.

상술한 기능을 수행하고 효과를 발휘하기 위하여 기준 안테나부(13)는 측정 용 고주파를 생성하는 고주파 발진부(21);의 기준 전위와 수신된 측정용 고주파를 측정물의 수분 함양에 비례하는 전압신호로 바꾸어 주는 고주파 처리부(22);의 기준 전위와 직류적으로 단락(Short)되어 있거나 교류적으로 매우 낮은 저항을 가지고 결합 되어 있어야 한다. 여기서 '기준 전위'라 하는 것은 대게 회로상의 0Volt 혹은 접지 전위(Ground)를 뜻하며, 실제 구현 시 측정 안테나부(10);와 신호처리부(20);를 최단거리에서 납땜 등으로 직접 연결하거나 고주파 동축케이블을 이용하여 연결할 수 있으며, 도시된 연결선(71, 72)은 기준 안테나부(13);가 고주파 발진부(21); 및 고주파 처리부(22);의 기준 전위와 결합된 모습을 나타낸다.In order to perform the above-described functions and to have an effect, the reference antenna unit 13 is a voltage signal proportional to the reference potential of the high frequency oscillation unit 21 for generating a high frequency for measurement and the received high frequency for measurement as a moisture content of the measurement object. The high frequency processor 22, which is to be replaced, should be short-circuit with DC reference or coupled with a very low resistance. Here, the term 'reference potential' generally refers to 0Volt or ground potential in a circuit, and in actual implementation, directly connects the measuring antenna unit 10 and the signal processing unit 20 by soldering at the shortest distance or at high frequency coaxial. It can be connected using a cable, the connecting line (71, 72) shown is a reference antenna unit 13; high frequency oscillation unit 21; And a state in which the high frequency processor 22 is coupled to the reference potential.

도 5는 측정물 내에서 측정용 고주파의 거리에 대한 감쇠 패턴과 보호부(30)의 효과를 설명하기 위한 측정 안테나부(10)의 일부 측면도이다. 도 5의 (a)는 일정한 두께의 보호부(30)가 구비되어 있는 수분 측정 장치이고, 도 5의 (b)는 보호부 없이 송신 안테나부(11) 및 수신 안테나부(12)가 토양 등의 측정물에 바로 닿아있거나, 보호부가 있어도 코팅층과 같은 얇은 막의 형태이거나 보호부의 두께가 1mm 내외로 매우 얇아서 안테나부와 측정물간의 전기적인 절연 기능과 안테나부의 보호 기능만 가진 모습이다.5 is a partial side view of the measurement antenna unit 10 for explaining the effect of the attenuation pattern and the protection unit 30 on the distance of the measurement high frequency in the measurement object. 5 (a) is a moisture measuring device is provided with a protective portion 30 of a constant thickness, Figure 5 (b) is a transmission antenna unit 11 and the receiving antenna unit 12 is a soil, etc. without a protective unit It is in the form of a thin film such as a coating layer even if it is directly in contact with the measurement object of, or the thickness of the protection part is very thin, around 1mm, so it has only the electrical insulation function between the antenna part and the workpiece and the protection function of the antenna part.

도 5의 (a)와 (b)에 도시한 것처럼 측정물에 방사되는 측정용 고주파의 전자계 강도(85, 86)는 송신 안테나부(11)로부터 거리가 멀어지면서 지수 함수적으로 감소하며, 이는 측정 거리에 대한 수분 측정의 감도와 직결된다.As shown in (a) and (b) of FIG. 5, the electromagnetic field strengths 85 and 86 of the measurement high frequency radiated to the measurement object decrease exponentially as the distance from the transmitting antenna unit 11 increases. It is directly related to the sensitivity of the moisture measurement to the measurement distance.

송신 안테나부(11)에서 방사된 측정용 고주파의 초기 전자계강도가 동일하다고 가정하고, 보다 쉬운 이해를 위하여 보호부(30)와 수분이 없는 측정물(50)의 고 주파 감쇠 특성이 동일하다고 하였을때, 송신 안테나부(11)로 부터 방사된 측정용 고주파의 거리에 대한 전자계 강도의 감쇠 특성(85, 86)은 도 5의 (a)와 (b)가 동일하다. 비전도성인 플라스틱이나 PVC, 합성수지 계열의 재질인 보호부(30)와 모래나 암편, 점토 등으로 이루어진 측정물(50)의 유전율은 3∼8사이의 값이고, 본 발명인 고주파 수분 측정 장치가 측정하고자 하는 수분, 즉 물의 유전율은 대략 80이어서 보호부 및 측정물의 유전율과 비교하여 상대적으로 큰 값이므로 본 발명의 명료한 설명을 위하여 상기한 보호부(30)와 측정물(50)의 고주파 감쇠 특성을 동일한 것으로 가정한 것은 합리적인 것이다.It is assumed that the initial field strengths of the measured high frequency radiated from the transmitting antenna unit 11 are the same, and that the high frequency attenuation characteristics of the protection unit 30 and the moisture-free measuring object 50 are the same for easier understanding. At this time, the attenuation characteristics 85 and 86 of the electromagnetic field strength with respect to the distance of the measurement high frequency radiated from the transmitting antenna section 11 are the same as in Figs. 5A and 5B. The dielectric constant of the measurement part 50 made of non-conductive plastic, PVC, or synthetic resin-based material 30 and sand, rock, clay, etc. is measured between 3 and 8, and measured by the high frequency moisture measuring apparatus of the present invention. Moisture, that is, the dielectric constant of water is approximately 80, which is a relatively large value compared to the permittivity of the protective part and the measuring object, so that the high frequency attenuation characteristics of the protective part 30 and the measuring object 50 are described for clarity. It is reasonable to assume that is the same.

도 5의 (a)와 (b)에서, 측정물(50) 내에서의 측정용 고주파의 거리에 대한 전자계강도의 감쇠를 비교하면, 보호부(30)를 구비한 (a)이 경우와 보호부를 구비하지 않은 (b)의 경우가 측정물의 시작 위치(s)에서의 접선 기울기(82, 84)와 측정물(50)에 측정용 고주파가 방사된 이후의 단위 거리(k)에서 평균 감쇠 기울기(81, 83)가 다르며, 보호부(30)를 구비한 (a)의 경우가 보호부를 구비하지 않은 (b)의 경우 보다 측정물의 시작 위치(s)에서의 접선 기울기(82)와 단위 거리(k)에서의 평균 감쇠 기울기(81)가 모두 작아서, 본 발명에 의한 보호부(30)를 구비하여서 측정 거리에 대한 측정 감도 감쇠의 경향을 개선한 수분 측정 장치가 설치 시 토양 등 측정물의 교란과 발생된 공극에 의한 측정 오차를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.In FIGS. 5A and 5B, when the attenuation of the electromagnetic field strength with respect to the distance of the measurement high frequency in the measurement object 50 is compared, (a) with the protection part 30 is protected from the case. In the case of (b) having no part, the average attenuation slope at the tangential slopes 82 and 84 at the starting position s of the workpiece and the unit distance k after the measurement high frequency was radiated to the workpiece 50. (81) and (83) are different, and the unit distance with the tangential slope 82 at the starting position (s) of the workpiece is higher in the case of (a) with the protection part 30 than in the case of (b) without the protection part. The average attenuation inclination 81 at (k) is all small, so that the disturbance of a measurement object such as soil is provided when the moisture measuring device is provided with the protection part 30 according to the present invention, which improves the tendency of the measurement sensitivity attenuation with respect to the measurement distance. The effect of reducing the measurement error due to the generated voids can be obtained.

또한, 보호부(30)에 의한 효과로서 측정 거리에 대한 측정 감도의 선형성을 개선하였다. 상술한 접선 기울기(82, 84)에 대하여 개선된 정도가 평균 감쇠 기울기(81, 83)에 대하여 개선된 정도 보다 큰 것은 측정 거리에 대한 측정 감도 감쇠 의 선형성을 개선하였음을 나타낸다.Moreover, the linearity of the measurement sensitivity with respect to the measurement distance was improved as an effect by the protection part 30. FIG. The degree of improvement over the tangential slopes 82 and 84 described above is greater than the improvement over the mean attenuation slopes 81 and 83 indicates that the linearity of the measurement sensitivity attenuation with respect to the measurement distance is improved.

상술한 보호부(30)의 효과는 거리에 대하여 지수 함수적으로 감쇠되는 측정용 고주파의 특성곡선 가운데에서, 곡률 및 감쇠가 심한 구간을 피하기 위하여 일정한 두께를 가지는 보호부(30)를 두어 측정물(50)과 송신 안테나부(11)를 소정 거리, 즉 송신 안테나부(11)에서 보호부(30)의 외벽까지의 거리를 이격 시켜서 선형성과 감쇠 기울기가 보다 양호한 고주파 특성 구간을 수분 측정 구간으로 선택한 것이다. 상술한 보호부(30)의 효과는 측정용 고주파의 송신과 수신에 있어서 모두 동일하게 작용한다.The effect of the above-described protection part 30 is to measure the measurement part by placing the protection part 30 having a constant thickness in order to avoid a section having high curvature and attenuation in the characteristic curve of the high frequency for measurement that is exponentially attenuated with respect to distance. A high frequency characteristic section having a better linearity and attenuation slope as a moisture measurement section by separating the 50 and the transmitting antenna section 11 from a predetermined distance, that is, the distance from the transmitting antenna section 11 to the outer wall of the protection section 30. It was chosen. The effect of the protection unit 30 described above works the same in both transmission and reception of the high frequency measurement.

도 6은 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 투시한 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 단면도와 외형도이다. 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 고주파 발진부(21)와 고주파 처리부(22) 및 제어부(23)를 포함하는 신호처리부(20)는 하나의 회로 기판에 구성되는 것이 바람직하다.Figure 6 is a perspective view of a high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention, Figure 7 is a cross-sectional view and the appearance of the high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention. 6 and 7, the signal processing unit 20 including the high frequency oscillation unit 21, the high frequency processing unit 22, and the control unit 23 is preferably configured on one circuit board.

또한, 선단부(31)와 후단부(32)는 함성 수지 계열의 재질로 구성하는 것이 가능하나, 마모 및 부식을 방지할 수 있도록 스테인리스 재질로 구성하는 것이 바람직하다. 하지만 보호부(30)는 폴리카보네이트나 PVC, 혹은 합성수지 등 비전도성 재질을 사용하여 본 발명인 고주파 수분 측정 장치의 측정용 고주파가 원활히 투과 할 수 있도록 해야 한다.In addition, the front end portion 31 and the rear end portion 32 may be made of a resin-based material, but preferably made of stainless steel so as to prevent wear and corrosion. However, the protection unit 30 should use a non-conductive material such as polycarbonate, PVC, or synthetic resin so that the high frequency for measuring the high frequency moisture measuring apparatus of the present invention can be smoothly transmitted.

도 8은 측정 안테나부의 개량된 실시 예를 설명하기 위한 단면도이다. 도 8의 (a)는 도 4에 도시한 것과 같은 바람직한 실시 예로서 원통형인 절연층(14)의 내부에 원통형을 구성된 구리 등 전도성 금속 재질로 형성된 기준 안테나부(13)를 구비한 모습이고, 도 7의 (b), (c) 및 (e)는 측정 안테나부(10) 및 보호부(30)의 기능과 원리는 동일하면서 보호부(30), 절연층(14) 및 기준 안테나부(13)의 형상을 다양한 형태로 개량한 모습이며, 도 7의 (d)는 기준 안테나부가 중공의 원통형이 아닌 속이 찬 원기둥 형상으로 구성된 모습이다.8 is a cross-sectional view for describing an improved embodiment of the measuring antenna unit. FIG. 8A illustrates a reference antenna unit 13 formed of a conductive metal material such as copper having a cylindrical shape in the cylindrical insulating layer 14 as a preferred embodiment as shown in FIG. 4. 7 (b), 7 (c) and 7 (e) show the same function and principle as the measuring antenna unit 10 and the protecting unit 30, while the protecting unit 30, the insulating layer 14 and the reference antenna unit ( 13) is a state in which the shape of the present invention is improved to various forms, and FIG. 7 (d) shows the reference antenna portion having a hollow cylindrical shape instead of a hollow cylindrical shape.

도 1은 종래 기술에 따른 토양 수분 측정 장치의 형상을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining the shape of the soil moisture measuring apparatus according to the prior art.

도 2는 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 주요 구성을 설명하기 위한 블록도.Figure 2 is a block diagram for explaining the main configuration of the high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 측정 안테나부(10)의 구조를 설명하기 위한 절개 사시도.3 is a perspective view illustrating a structure of the measuring antenna unit 10 of the high frequency moisture measuring apparatus according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 측정 안테나부(10)의 구조를 설명하기 위한 절개도.Figure 4 is a cutaway view for explaining the structure of the measuring antenna unit 10 of the high frequency moisture measuring apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명의 측정용 고주파의 거리에 대한 감쇠 패턴과 보호부의 효과를 설명하기 위한 측면도.5 is a side view for explaining the effect of the attenuation pattern and the protection unit for the distance of the measurement high frequency of the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 투시한 사시도.6 is a perspective view of a high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 고주파 수분 측정 장치의 단면도와 외형도.7 is a sectional view and an outline view of a high frequency moisture measurement apparatus according to the present invention.

도 8은 측정 안테나부의 개량된 실시 예를 설명하기 위한 단면도.8 is a cross-sectional view for explaining an improved embodiment of the measuring antenna unit.

Claims (6)

고주파 수분 측정 장치로서,As a high frequency moisture measuring device, '원통형' 혹은 '봉' 의 형상을 가지며 도전성 금속 재질인 기준 안테나부;A reference antenna unit having a 'cylindrical' or 'rod' shape and made of a conductive metal; 상기 기준 안테나부의 외벽에 설치된 절연층;An insulation layer provided on an outer wall of the reference antenna unit; 상기 절연층의 외벽에 설치되어 측정용 고주파를 측정물에 방사하는 송신 안테나부;A transmission antenna unit provided on an outer wall of the insulating layer to radiate a high frequency wave for measurement to a measurement object; 상기 송신 안테나부와 일정 거리 이격되어 상기 절연층의 외벽에 설치되고, 상기 송신 안테나부로부터 방사된 고주파 신호를 수신하는 수신 안테나부;를 모두 포함하는 측정 안테나부;와A measuring antenna unit including all; a receiving antenna unit spaced apart from the transmitting antenna unit at a predetermined distance and installed on an outer wall of the insulating layer, and receiving a high frequency signal emitted from the transmitting antenna unit; and 상기 송신 안테나부;를 통해 방사될 고주파 신호를 생성하고, 상기 수신 안테나부;를 통해 수신된 고주파 신호를 분석하여 측정물의 수분값을 생성하는 신호처리부;를 포함하는 고주파 수분 측정 장치.And a signal processor for generating a high frequency signal to be radiated through the transmitting antenna unit and analyzing a high frequency signal received through the receiving antenna unit to generate a moisture value of a measurement object. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 측정 안테나부를 마모나 습기로부터 보호하고, 측정 거리에 대한 측정 감도의 선형성을 개선하여서 공극 및 교란에 의한 측정 오차의 영향을 줄이기 위하여, 상기 측정 안테나부의 외부에 일정한 두께를 가지고 고주파의 투과가 용이한 합성수지 등의 비전도성 재질의 보호부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 고주파 수분 측정 장치.In order to protect the measuring antenna unit from abrasion or moisture and to improve the linearity of the measuring sensitivity with respect to the measuring distance to reduce the influence of measurement error due to voids and disturbances, it is easy to transmit high frequency with a certain thickness on the outside of the measuring antenna unit. High frequency moisture measurement apparatus comprising a; protection portion of a non-conductive material such as a synthetic resin. 제 2 항에 있어서.The method of claim 2. 상기 보호부는 원통형인 중공의 형상인 것을 특징으로 하는 고주파 수분 측정 장치.The protection unit is a high frequency moisture measurement apparatus, characterized in that the cylindrical shape of the hollow. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 신호처리부는The signal processor 상기 송신 안테나부를 통해 방사될 측정용 고주파를 발진하는 고주파 발진부;A high frequency oscillator for oscillating the high frequency for measurement to be radiated through the transmitting antenna unit; 상기 수신 안테나부에서 수신된 고주파 신호를 측정물의 수분에 의한 비례적인 전기신호로 바꾸어 출력하는 고주파 처리부; 및A high frequency processor for converting a high frequency signal received by the receiving antenna into an electrical signal proportional to moisture; And 상기 고주파 발진부가 고주파 신호를 발진하고, 상기 고주파 처리부로부터 전달된 신호를 이용하여 측정물의 수분값을 생성하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 수분 측정 장치.And a controller configured to oscillate a high frequency signal of the high frequency oscillator and to generate a water value of the measurement object using the signal transmitted from the high frequency processor. 제 1항 및 제 4항에 있어서,The method according to claim 1 and 4, 상기 기준 안테나부는 상기 고주파 발진부 및 상기 고주파 처리부의 기준 전위와 단락되어 있거나 매우 낮은 저항으로 결합된 것을 특징으로 하는 고주파 수분 측정 장치.The reference antenna unit is a high frequency moisture measurement apparatus, characterized in that the short circuit with the reference potential of the high frequency oscillation unit and the high frequency processing unit or coupled with a very low resistance. 제 1항 및 제 2항에 있어서,The method according to claim 1 and 2, 상기 신호 처리부는 상기 보호부의 내부에 상기 측정 안테나부와 일체로 설치된 것을 특징으로 하는 고주파 수분 측정 장치.The signal processing unit is a high frequency moisture measurement device, characterized in that the protection unit is installed integrally with the measuring antenna unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101378889B1 (en) * 2012-12-17 2014-03-27 한국항공우주연구원 Detecting device of water typed high altitude drop
KR20160020668A (en) 2014-08-14 2016-02-24 김용범 Powerless moisture detector of soil by using galvanic cell and measuring method
KR20190066333A (en) * 2017-12-05 2019-06-13 주식회사 아이자랩 TDR type apparatus for measuring soil moisture using a coaxial cable
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