便攜式土壤水分溫度速測儀的研制

    作物對于水分的需求量是有一定的規(guī)律的，只有遵循這一的規(guī)律有計劃的引、蓄、配、灌,合理組織用水,以控制、調(diào)節(jié)土壤水分來滿足作物的需水要求才能有利于作物的生長，促進農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為此,需要及時地掌握作物的需水規(guī)律,各發(fā)育期的需水量和適宜的土壤含水量,而這些最根本的是土壤的含水量。土壤含水量的測定方法,從傳統(tǒng)的烘干法,到電測法,直至應(yīng)用現(xiàn)代的核技術(shù)手段等,共有幾十種。現(xiàn)如今很大一部分單位選用的是我們研發(fā)的便攜式土壤水分溫度速測儀?！?br />     便攜式土壤水分溫度速測儀是采用電容法測量土壤含水量。如果在平行板電容器中,放入含有一定水分的土壤,土壤中空氣的介電常數(shù)大體上為,土壤固相的介電常數(shù)隨著土壤成分的變動在2一10之間,而土壤水分的介電常數(shù)可達到81,因此,混合物的介電常數(shù)的變化,代表了土壤水分含量的變化,即傳感器電容的變化,取決于土壤含水量的變化。土壤的含水量0可以根據(jù)公式C一f(的中的電容C加以測量。其傳感器的設(shè)計如圖1所示。根據(jù)計算,兩極之間的電場可深入到土壤的深度為2一3倍兩電極的間隙。溫度傳感器安裝在傳感器錐體部分下部,且與傳感器緊密接觸,以保持良好的導(dǎo)熱性能。各個引線由電纜引出?！　?br />     由于傳感器的輸出電壓與土壤含水量之間不呈線性關(guān)系,經(jīng)過大量實測數(shù)據(jù)(用烘干法),用最小二乘法,得到傳感器及變換電路的輸出電壓V與土壤含水量0之間的函數(shù)關(guān)系為:0=3.50e,·‘9日V(l)由此可見,線性化的實現(xiàn),直接影響儀表的性能及精度。線性化的實現(xiàn)是借助于半導(dǎo)體存貯器EPRoM的存貯功能,對非線性曲線列表存貯,且利用全硬性電路,查找到與傳感器的輸出相對應(yīng)的準確測量數(shù)據(jù)?！　?br />     便攜式土壤水分溫度速測儀具體做法,是把傳感器的輸出電壓,通過A/D芯片轉(zhuǎn)換成數(shù)碼作為地址,而把對應(yīng)的土壤含水量的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)輸入,寫入與地址相應(yīng)的存貯單元中。傳感器及變換電路的輸出電壓V與A/D的輸出數(shù)碼一一對應(yīng),而A/D的輸出數(shù)碼又作為E-PROMJ勺地址,這樣,有一個電壓V就有一個地址,從而在存貯器的相應(yīng)單元中找到已存貯的實際測量數(shù)據(jù)。實現(xiàn)線性化的實用電路有多種形式,采用的A/D芯片和EPRoM的規(guī)格也各有不同,根據(jù)大田土壤快速測量的要求,從實用角度考慮,儀器設(shè)計平均誤差為士0.5%就足夠了。因此便攜式土壤水分溫度速測儀,可以大大簡化電路和降低成本。