專利名稱：基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及土壤水分測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于介電方法和高頻信號(hào) 真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器。
背景技術(shù)：
土壤水分是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的重要因素之一，它與農(nóng)作物的生長(zhǎng)狀況密切相 關(guān)。在精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和及時(shí)獲取土壤中的水分含量信息，以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn) 灌溉，從而達(dá)到既能滿足農(nóng)作物的生理需水要求，又不造成水資源的浪費(fèi)，這就需要一 種土壤水分測(cè)試裝置。
土壤水分的測(cè)量方法有烘干法、中子法、電阻法、電容法、TDR(時(shí)域反射 法)、FDR(頻域反射法)和SWR(駐波法)。烘干法測(cè)量精度高，但需取樣測(cè)量，而且測(cè) 量周期長(zhǎng)，不適合實(shí)時(shí)測(cè)量；中子法是氫原子對(duì)中子源發(fā)射的射線的吸收作用進(jìn)行測(cè)量 的，精度高且實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但技術(shù)復(fù)雜而且中子射線會(huì)對(duì)環(huán)境和人類造成傷害；電阻法和 電容法是利用土壤的介電特性來(lái)間接測(cè)量的，速度快，但對(duì)土壤的適應(yīng)性較差；TDR和 FDR是國(guó)外的專利技術(shù)，測(cè)量精度很高，但是電路復(fù)雜、技術(shù)難度大，導(dǎo)致成本極高， 達(dá)到數(shù)千甚至上萬(wàn)美元；SWR法采用精密信號(hào)源，通過(guò)測(cè)量駐皮率的方法，可使成本 降至幾百元，但對(duì)于在農(nóng)業(yè)推廣應(yīng)用而言，成本還是偏高。綜合考慮技術(shù)難度、成本、 精度、實(shí)時(shí)性等因素，當(dāng)前土壤水分測(cè)量方法中，以介電方法較為普遍。但目前各種商 品化介電法土壤水分傳感器以針式結(jié)構(gòu)居多，該結(jié)構(gòu)具有幾何結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便等特 點(diǎn)，但受探針強(qiáng)度的影響，探針的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)，從而限制了測(cè)量的土層深度的范圍； 此外，由于傳感器的外形尺寸等原因，不便將其埋入土壤深層進(jìn)行測(cè)量。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種成本低、尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、輸出接口簡(jiǎn)單、能實(shí)時(shí)測(cè)量且能埋入土壤中不同深度進(jìn)行測(cè)量的基于真有效值檢測(cè) 的土壤水分傳感器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳 感器，包括電源濾波電路及依次連接的方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器、探針、 真有效值檢測(cè)器；
所述電源濾波電路，用于減小地電位跳躍和電源噪聲，并為電路中各單元提供 穩(wěn)定、無(wú)紋波工作電壓；
所述方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生方波信號(hào)；
所述信號(hào)衰減器，用于降低方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的方波信號(hào)的幅度，并 將處理后的信號(hào)發(fā)送至探針；
所述探針為兩針平行結(jié)構(gòu)，置于待測(cè)土壤中進(jìn)行測(cè)量；
所述真有效值檢測(cè)器，用于將探針上的信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以將探針上的波形信號(hào)以等效的直流電壓輸出，并作為整個(gè)傳感器的輸出信號(hào)。
土壤水分傳感器通過(guò)一接線電纜作為其輸入輸出的接口，該接線電纜為互相屏 蔽的三芯線，分別與傳感器電路的電源輸入端、信號(hào)輸出端及地線相連，用于為傳感器 提供電源輸入接口和測(cè)量結(jié)果的信號(hào)輸出接口。
其中，所述方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元包括有源晶振及施密特觸發(fā)器；所述有源晶 振，用于產(chǎn)生單一頻率的正弦波或方波高頻信號(hào)；所述施密特觸發(fā)器，用于將有源晶振 的輸出信號(hào)整形成一標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)。
進(jìn)一步地，所述電源濾波電路是由電阻Rl、電容Cl和電感Ll組成的RLC濾波 電路，電阻Rl和電感Ll并聯(lián)，并聯(lián)電路的一端與電源相連，并聯(lián)電路的另一端與電容 Cl相連，電容Cl的另一端接地。
其中，所述有源晶振的輸出頻率為10 100MHz。
其中，所述施密特觸發(fā)器選用集成電路XC74UL14AA，它具有高速低功耗的特 點(diǎn)，典型轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.3ns，最大消耗電流1 μ A，而且為單通道轉(zhuǎn)換，體積小，只有5只 引腳。
其中，所述信號(hào)衰減器為一只電阻，它串聯(lián)在施密特觸發(fā)器的輸出端與真有效 值檢測(cè)器輸入端之間。
其中，所述電源濾波電路、方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器及真有效值檢 測(cè)器均設(shè)于一主印刷電路板上，該探針由兩個(gè)長(zhǎng)條印刷電路板構(gòu)成，長(zhǎng)條印刷電路板上 設(shè)有電接觸區(qū)，長(zhǎng)條印刷電路板與主印刷電路板電連接且為一體成型結(jié)構(gòu)，探針通過(guò)電 接觸區(qū)采集信號(hào)并傳至真有效值檢測(cè)器。
所述探針長(zhǎng)大于或等于lcm，寬大于或等于0.2cm，厚為0.8_2mm，兩只探針的 距離大于或等于0.2cm，且探針末端設(shè)計(jì)成三角形。
所述主印刷電路板與長(zhǎng)條印刷電路板均為雙層印刷電路板，長(zhǎng)條印刷電路板 上、下表面均涂覆有絕緣層，其至少其中一表面與絕緣層之間涂覆有銅層，該電接觸區(qū) 位于長(zhǎng)條印刷電路板涂覆有銅層的表面的四周及長(zhǎng)條印刷電路板的側(cè)面，該銅層延伸至 四周及側(cè)面處。
探針末端設(shè)計(jì)成三角形是為能容易插入土壤，探針只讓電接觸區(qū)的敷銅裸露與 待測(cè)土壤接觸進(jìn)行測(cè)量。
其中，所述的真有效值檢測(cè)器選用型號(hào)為AD8361的集成電路，它能將頻率在 2.5GHz范圍內(nèi)、最高幅值為390mV的簡(jiǎn)單或復(fù)雜波形信號(hào)，轉(zhuǎn)換成等效的直流電壓輸 出，其輸出值為輸入波信號(hào)形真有效值的7.5倍。
其中，所述的接線電纜的電源輸入接口的電源輸入范圍為DC2.7V 5.5V。
其中，主印刷電路板及其上各單元外依次涂有防水膠及密封有橡膠外殼，即整 個(gè)土壤水分傳感器的電子器件均經(jīng)過(guò)防水防潮、絕緣及導(dǎo)熱性能良好的電路板防水膠水 灌封處理后，再用橡膠外殼絕緣密封，以便能將傳感器埋入土壤中進(jìn)行測(cè)量工作。
本發(fā)明的有益效果結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、成本較低；輸入輸出接口簡(jiǎn) 單，既易于應(yīng)用，又方便二次儀器儀表的開(kāi)發(fā)；探針與整個(gè)PCB —體化，制作工藝簡(jiǎn) 化；能埋入土壤的不同深度進(jìn)行實(shí)時(shí)和長(zhǎng)期測(cè)量，且基本上不受土壤中電導(dǎo)的影響，對(duì) 土壤適應(yīng)性好。


利用附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限 制。
圖1 土壤水分傳感器的原理框圖
圖2電源濾波電路原理圖
圖3方波激勵(lì)信號(hào)發(fā)生器電路原理圖
圖4 土壤水分傳感器測(cè)量電路原理圖
圖5 土壤水分傳感器外觀結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施 例用以說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
如圖1所示，為本發(fā)明的一種基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器的原理框 圖，它主要由電源濾波電路及依次連接的方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器、探針和 真有效值檢測(cè)器組成，且電源濾波電路與各個(gè)單元相連接。
所述電源濾波電路，用于減小地電位跳躍和電源噪聲，并為電路中各單元提供 穩(wěn)定、無(wú)紋波工作電壓；所述方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生方波信號(hào)；所述信號(hào)衰 減器，用于降低方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的方波信號(hào)的幅度，并將處理后的信號(hào)發(fā)送 至探針；所述探針為兩針平行結(jié)構(gòu)，置于待測(cè)土壤中進(jìn)行測(cè)量；所述真有效值檢測(cè)器， 用于將探針上的信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以將探針上的波形信號(hào)以等效的直流電壓輸 出，并作為整個(gè)傳感器的輸出信號(hào)。
如圖2所示，為電源濾波電路的電路原理圖，它是由電感Li、電阻Rl和電容Cl 組成的RLC濾波電路，電感Ll與電阻Rl并聯(lián)，并聯(lián)后的一端與電源輸入端相連，并聯(lián) 后的另一端與電容Cl相連，電容Cl的另一端接地。電阻Rl主要用來(lái)防止電感Ll和電 容Cl組成的LC電路發(fā)生諧振。RLC濾波電路在電路布局上盡量靠近有源晶振的電源輸 入端，以最大程度減小射頻環(huán)路電流，避免有源晶振可能引起與諧振頻率有關(guān)的電流環(huán) 路輻射。其中，電感Ll為ΙμΗ，電阻Rl為2.2 Ω，電容Cl為0.047 μ F，該電路能對(duì) 15MHz以上的頻率信號(hào)進(jìn)行20dB以上的衰減。RLC濾波電路對(duì)外接電源進(jìn)行濾波后， 再供給電路中的各個(gè)電路單元使用，從而為其提供一個(gè)穩(wěn)定、無(wú)紋波的工作電壓。
如圖3所示，是方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元的電路原理圖，它由有源晶振Ul和施密 特觸發(fā)器U2組成，有源晶振Ul用來(lái)產(chǎn)生單一頻率的正弦波或方波信號(hào)，施密特觸發(fā)器 U2用來(lái)將有源晶振Ul的輸出信號(hào)整形成標(biāo)準(zhǔn)的方波信號(hào)。其中，有源晶振Ul的振蕩 頻率為100MHz，只要為其提供一個(gè)穩(wěn)定的工作電壓，它就能輸出固定頻率的信號(hào)；施 密特觸發(fā)器U2的型號(hào)為XC74UL14AA，它是一個(gè)單一通道的、高速低功耗施密特觸發(fā) 器，其典型的傳輸延遲時(shí)間為2.3ns，可以將400MHz范圍內(nèi)的信號(hào)整形成方波信號(hào)，其 工作電壓為2 5V，最大消耗電流為1 μ A，而且XC74UL14AA只有5只引腳(其中一 只還是空引腳)，體積小、電路連接也很簡(jiǎn)單。由圖3可知，將有源晶振Ul的輸出端直 接與施密特觸發(fā)器U2的輸出相連，即可在施密特觸發(fā)器U2的輸出端得到一個(gè)波形標(biāo)準(zhǔn)的方波激勵(lì)信號(hào)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。
如圖4所示，為土壤水分傳感器的測(cè)量電路原理圖，它主要由探針、信號(hào)衰減 器、真有效值檢測(cè)器U3及若干電阻電容組成。探針用于置于待測(cè)土壤中感知信號(hào)，當(dāng)進(jìn) 行測(cè)量時(shí)，探針相當(dāng)一個(gè)電容，其容量與探針周圍的介質(zhì)及探針本身的寄生電容有關(guān)。 信號(hào)衰減器由電阻R2來(lái)實(shí)現(xiàn)，它串聯(lián)在施密特觸發(fā)器U2的輸出端與真有效值檢測(cè)器U3 的輸入端之間，用來(lái)將施密特觸發(fā)器U2輸出的方波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行降幅，以使其適應(yīng)真有 效值檢測(cè)器的輸入信號(hào)的幅度要求，除此之外，電阻R2還有一個(gè)作用，它與探針的等效 電容組成一階RC電路。真有效值檢測(cè)器用于將探針獲得的波形信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換， 使得探針上的波形信號(hào)以等效的直流電壓形式輸出。
本發(fā)明的土壤水分傳感器的測(cè)量原理是一接通電源后，有源晶振Ul輸出一 個(gè)IOOMPiz的振蕩頻率，經(jīng)施密特觸發(fā)器U2整形后輸出一個(gè)波形標(biāo)準(zhǔn)的IOOMHz方波激 勵(lì)信號(hào)后，直接加在由電阻R2和探針插入土壤時(shí)的等效電容組成的一階RC電路上，不 斷地進(jìn)行充放電，然后在探針?biāo)刃У碾娙萆蠒?huì)出現(xiàn)一個(gè)IOOMHz的周期性波形信號(hào)， 最后利用真有效值檢測(cè)器U3對(duì)此波形信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以等效的直流電壓形式輸 出，并作為土壤水分傳感器的測(cè)量結(jié)果輸出。當(dāng)土壤的含水量不同時(shí)，其介電常數(shù)發(fā)生 變化，從而探針插入土壤時(shí)的等效電容也隨之變化，最終導(dǎo)致探針等效電容上的充放電 曲線發(fā)生變化，即探針上的同期性波形發(fā)生變化。通過(guò)試驗(yàn)的方法，對(duì)本發(fā)明的土壤水 分傳感器的輸出電壓與土壤水分的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，得到一個(gè)函數(shù)關(guān)系式后，即可用來(lái)測(cè) 量土壤含水量。由于本發(fā)明的土壤水分傳感器的方波激勵(lì)信號(hào)的頻率較高，土壤中酸堿 鹽等離子的電導(dǎo)作用對(duì)介電常數(shù)的測(cè)量基本上沒(méi)有影響，因此該土壤水分傳感器能很好 地適應(yīng)于不同的土壤。
在圖4所示的電路中，真有效值檢測(cè)器U3是型號(hào)為AD8361的集成電路，它是 一個(gè)真有效值功率檢測(cè)器件，其輸入端與一 RC高通濾波器電路相連，由單電源供電，工 作電壓為2.7V 6.5V，功耗很低，只需要消耗1.1mA的電流，能將頻率在2.5GHz范圍 內(nèi)、最高幅值為390mV的簡(jiǎn)單或復(fù)雜波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成等效的直流電壓輸出，其輸出值為 輸入波信號(hào)形真有效值的7.5倍，而且體積小，只有6只引腳，外圍電路也很簡(jiǎn)單，只需 要4只電容C2、C3、C4、C5和一只電阻R3即可。其中，電容C2和電容C3是AD8361 的去耦電容，用于進(jìn)一步濾除電源的噪聲和紋波，為AD8361提供一個(gè)干凈的工作電壓； 電容C5用來(lái)降低AD8361輸出信號(hào)的噪聲；電阻R3和電容C4與AD8361本身的輸入阻 抗構(gòu)成一個(gè)高通濾波電路，只讓高于某一頻率的信號(hào)進(jìn)入AD8361的信號(hào)輸入端，根據(jù)本 電路的參數(shù)計(jì)算，AD8361可以對(duì)頻率高于IOkHz的波形信號(hào)進(jìn)行功率的真有效值檢測(cè)。 所述RC高通濾器電路中，電容C4的容量為lpF-0.1F，串聯(lián)在真有效值檢測(cè)器的輸入端 與探針之間；電阻R2為75Ω-95，連接在電容C4與地線之間。
如圖5所示，為本發(fā)明土壤水分傳感器的外觀結(jié)構(gòu)圖，從外觀上看，它由兩針 平等結(jié)構(gòu)的探針1、橡膠外殼2和接線電纜3組成。其中，
所述電源濾波電路、方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器及真有效值檢測(cè)器均 設(shè)于一主印刷電路板上，該探針由兩個(gè)長(zhǎng)條印刷電路板構(gòu)成，長(zhǎng)條印刷電路板上設(shè)有電 接觸區(qū)，長(zhǎng)條印刷電路板與主印刷電路板電連接且為一體成型結(jié)構(gòu)，探針通過(guò)電接觸區(qū) 采集信號(hào)并傳至真有效值檢測(cè)器。
所述探針長(zhǎng)大于或等于lcm，寬大于或等于0.2cm，厚為0.8_2mm，兩只探針的 距離大于或等于0.2cm，且探針末端設(shè)計(jì)成三角形。
所述主印刷電路板與長(zhǎng)條印刷電路板均為雙層印刷電路板，長(zhǎng)條印刷電路板 上、下表面均涂覆有絕緣層，其至少其中一表面與絕緣層之間涂覆有銅層，該電接觸區(qū) 位于長(zhǎng)條印刷電路板涂覆有銅層的表面的四周及長(zhǎng)條印刷電路板的側(cè)面，該銅層延伸至 四周及側(cè)面處。
主印刷電路板及其上各單元外依次涂有防水膠及密封有橡膠外殼，以便能將傳 感器埋入深層土壤中測(cè)量，為進(jìn)一步提高防水防潮能力，在用橡膠外殼2密封前，先將 電路中所有的電子器件均經(jīng)過(guò)防水防潮、絕緣及導(dǎo)熱性能良好的電路板防水膠水灌封處 理；接線電纜3為帶屏蔽的三芯線，分別與電源的輸入端、接地線及真有效值檢測(cè)器的 輸出端相連，用于為傳感器提供電源輸入接口和測(cè)量結(jié)果的信號(hào)輸出接口，其電源輸入 接口的電源輸入范圍為DC2.7V 5.5V。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明 保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方 案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于，包括電源濾波電路及 依次連接的方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器、探針、真有效值檢測(cè)器；所述電源濾波電路，用于減小地電位跳躍和電源噪聲，并為電路中各單元提供穩(wěn) 定、無(wú)紋波工作電壓；所述方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生方波信號(hào)；所述信號(hào)衰減器，用于降低方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元輸出的方波信號(hào)的幅度，并將處 理后的信號(hào)發(fā)送至探針；所述探針為兩針平行結(jié)構(gòu)，置于待測(cè)土壤中進(jìn)行測(cè)量；所述真有效值檢測(cè)器，用于將探針上的信號(hào)進(jìn)行真有效值轉(zhuǎn)換，以將探針上的波形 信號(hào)以等效的直流電壓輸出，并作為整個(gè)傳感器的輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于真有效值檢測(cè)的高頻電容式土壤水分傳感器，其特征在于所述方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元包括有源晶振及施密特觸發(fā)器；所述有源晶振，用于產(chǎn)生單一頻率的正弦波或方波高頻信號(hào)；所述施密特觸發(fā)器，用于將有源晶振的輸出信號(hào)整形成一標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 電源濾波電路是由電阻Rl、電容Cl和電感Ll組成的RLC濾波電路，電阻Rl和電感Ll 并聯(lián)，并聯(lián)電路的一端與電源相連，并聯(lián)電路的另一端與電容Cl相連，電容Cl的另一 端接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 有源晶振的輸出頻率為IOMHz 400MHz ；所述施密特觸發(fā)器為型號(hào)為XC74UL14AA的 集成電路，其輸入端與所述有源晶振的輸出端相連；所述信號(hào)衰減器為一電阻，其串聯(lián) 在施密特觸發(fā)器與真有效值檢測(cè)器之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于真有效值檢測(cè)的高頻電容式土壤水分傳感器，其特征在 于所述電源濾波電路、方波激勵(lì)信號(hào)產(chǎn)生單元、信號(hào)衰減器及真有效值檢測(cè)器均設(shè)于 一主印刷電路板上，該探針由兩個(gè)長(zhǎng)條印刷電路板構(gòu)成，長(zhǎng)條印刷電路板上設(shè)有電接觸 區(qū)，長(zhǎng)條印刷電路板與主印刷電路板電連接且為一體成型結(jié)構(gòu)，探針通過(guò)電接觸區(qū)采集 信號(hào)并傳至真有效值檢測(cè)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 探針長(zhǎng)大于或等于lcm，寬大于或等于0.2cm，厚為0.8_2_，兩只探針的距離大于或等 于0.2cm，且探針末端設(shè)計(jì)成三角形。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 主印刷電路板與長(zhǎng)條印刷電路板均為雙層印刷電路板，長(zhǎng)條印刷電路板上、下表面均涂 覆有絕緣層，其至少其中一表面與絕緣層之間涂覆有銅層，該電接觸區(qū)位于長(zhǎng)條印刷電 路板涂覆有銅層的表面的四周及長(zhǎng)條印刷電路板的側(cè)面，該銅層延伸至四周及側(cè)面處。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 真有效值檢測(cè)器為型號(hào)為AD8361的集成電路，其輸入端與一 RC高通濾波器電路相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，其特征在于所述 RC高通濾器電路中，電容C4的容量為lpF-0.1F，串聯(lián)在真有效值檢測(cè)器的輸入端與探針之間；電阻R2為75 Ω-95 Ω，連接在電容C4與地線之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于真有效值檢測(cè)的高頻電容式土壤水分傳感器，其特征 在于土壤水分傳感器通過(guò)一接線電纜作為其輸入輸出的接口，該接線電纜為互相屏蔽 的三芯線，分別與傳感器電路的電源輸入端、信號(hào)輸出端及地線相連；主印刷電路板及 其上各單元外依次涂有防水膠及密封有橡膠外殼。
全文摘要
一種基于真有效值檢測(cè)的土壤水分傳感器，包括電源濾波電路、有源晶振、施密特觸發(fā)器、信號(hào)衰減器、探針和真有效值檢測(cè)器。施密特觸發(fā)器將有源晶振輸出的高頻正弦波或方波信號(hào)整形成波形標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，經(jīng)信號(hào)衰減器降幅后，并對(duì)信號(hào)衰減器和探針組成的RC電路進(jìn)行周期性充放電，在探針上得到周期性充放電曲線波形，再利用真有效值檢測(cè)器，將探針上波形信號(hào)轉(zhuǎn)換成等效直流電壓，作為傳感器輸出信號(hào)。當(dāng)土壤水分不同時(shí)，探針等效電容也不同，其充放電波形也不同，最終輸出信號(hào)也不同，利用此原理實(shí)現(xiàn)土壤水分測(cè)量。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、功耗低、成本較低、對(duì)土壤適應(yīng)性好、輸入輸出接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，既易于應(yīng)用，又方便二次儀器儀表開(kāi)發(fā)。
文檔編號(hào)G01N22/04GK102023182SQ20101052976
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者馮瑞玨, 劉志壯, 岳學(xué)軍, 文韜, 李加念, 李震, 洪添勝 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)