本實(shí)用新型涉及含氮量檢測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種土壤氮含量檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

土壤是農(nóng)作物生長(zhǎng)的主要氮源，定量測(cè)量土壤氮素對(duì)指導(dǎo)耕作土地的合理施肥，促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和提高農(nóng)作物生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、低成本、環(huán)保的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)有著重要意義。目前測(cè)量土壤氮素主要利用常規(guī)化學(xué)分析方法，包括半微量開(kāi)氏法、KCl溶液提取法、酚二磺酸法等，這些方法普遍存在操作繁瑣、耗費(fèi)大、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、快速地測(cè)量，在大批量采樣檢測(cè)應(yīng)用中受到限制。目前還有一種較為成熟的測(cè)量方法是近紅外光譜分析法，與傳統(tǒng)的化學(xué)分析相比，該方法具有無(wú)損傷，無(wú)污染，測(cè)量時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，然而受限于高成本，同時(shí)大部分試驗(yàn)是在室內(nèi)條件下進(jìn)行參數(shù)測(cè)量和建立模型，與傳統(tǒng)方法一樣，紅外光譜分析法尚未能實(shí)現(xiàn)在田間實(shí)地實(shí)時(shí)的測(cè)量應(yīng)用。

基于土壤介電常數(shù)特性來(lái)檢測(cè)土壤成分的方法因其實(shí)時(shí)、快速、無(wú)損、簡(jiǎn)便等特點(diǎn)越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注，頻域反射法(FDR)是一種介電法，可用于土壤氮素的測(cè)量。頻域反射法通過(guò)傳感器中的LC振蕩電路發(fā)射一定頻率的電磁波，電磁波通過(guò)傳感器探頭傳遞至土壤中，根據(jù)電磁波在土壤中的傳播頻率來(lái)測(cè)量土壤中的氮素含量。因此，結(jié)合信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)土壤氮含量的快速精準(zhǔn)測(cè)量有利于農(nóng)業(yè)信息化和機(jī)械化的廣泛推行，對(duì)于我國(guó)致力于實(shí)行的農(nóng)業(yè)可持續(xù)化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種土壤氮含量檢測(cè)裝置，制作成本低、自變量個(gè)數(shù)少、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，攜帶方便、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量結(jié)果較精確，適用于大批量采樣檢測(cè)，可以作為普通農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤的含氮量快速檢測(cè)使用。

根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種土壤氮含量檢測(cè)裝置，包括土壤氮含量傳感器、微處理控制器、GPRS/GSM通信模塊；

所述土壤氮含量傳感器用于輸出模擬的氮含量信號(hào)，包括高頻震蕩信號(hào)源、傳感器探針、檢波電路單元，所述高頻震蕩信號(hào)源通過(guò)傳輸線與傳感器探針連接，所述傳感器探針為兩個(gè)平行板金屬電極，所述傳輸線與檢波電路單元連接，檢波電路單元用于檢測(cè)到傳輸線上的駐波后將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；

所述微處理控制器內(nèi)置有A/D轉(zhuǎn)換器，所述檢波電路單元的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與微處理控制器的輸入端連接；

所述GPRS/GSM通信模塊通過(guò)串行通信接口與微處理控制器雙向連接，通過(guò)GPRS模式將所有信息實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行進(jìn)一步的處理和應(yīng)用，或通過(guò)GSM模式將所有信息發(fā)送給手機(jī)用戶。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，還包括顯示模塊，所述顯示模塊的輸入端與微處理控制器的輸出端連接。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述高頻震蕩信號(hào)源采用100MHZ的有源石英晶振。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，所述微處理控制器的型號(hào)為STC12C5A60S2。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述GPRS/GSM通信模塊的型號(hào)為SIM100。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，所述串行通信接口為RS232接口。

在本實(shí)用新型的再一些實(shí)施例中，還包括按鍵，所述按鍵與微處理控制器的輸入端連接。

本實(shí)用新型中，電路中選用頻率為100MHZ的有源石英晶振的恒定高頻正弦信號(hào)作為振蕩信號(hào)源，傳輸線先將信號(hào)傳入兩個(gè)平行板金屬電極，通過(guò)兩個(gè)平行板金屬電極傳送到被測(cè)土壤內(nèi)，再反射回電極并到達(dá)傳輸線上，駐波的形成則是因?yàn)榉瓷湫盘?hào)在傳輸線上的疊加，檢波電路單元檢測(cè)到傳輸線上的駐波后將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)轿⑻幚砜刂破髦型瓿蓴?shù)據(jù)處理，通過(guò)GPRS/GSM通信模塊將所有信息實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行進(jìn)一步的處理和應(yīng)用，或?qū)⑺行畔l(fā)送給手機(jī)用戶，制作成本低、自變量個(gè)數(shù)少、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，攜帶方便、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量結(jié)果較精確，適用于大批量采樣檢測(cè)，可以作為普通農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤的含氮量快速檢測(cè)使用。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例一起用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型提出的一種土壤氮含量檢測(cè)裝置的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。

所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“長(zhǎng)度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。

參照?qǐng)D1，一種土壤氮含量檢測(cè)裝置，包括土壤氮含量傳感器、微處理控制器、GPRS/GSM通信模塊；土壤氮含量傳感器用于輸出模擬的氮含量信號(hào)，包括高頻震蕩信號(hào)源、傳感器探針、檢波電路單元，高頻震蕩信號(hào)源通過(guò)傳輸線與傳感器探針連接，傳感器探針為兩個(gè)平行板金屬電極，傳輸線與檢波電路單元連接，檢波電路單元用于檢測(cè)到傳輸線上的駐波后將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，傳感器在進(jìn)行測(cè)量時(shí)其傳感器探針的等效阻抗會(huì)被傳感器探針附近的被測(cè)土壤中的元素影響而產(chǎn)生變化，此時(shí)傳感器探針中的等效阻抗不等于傳輸線中的阻抗，阻抗差的產(chǎn)生使得一部分信號(hào)通過(guò)傳感器探針和傳輸線送入高頻震蕩信號(hào)源，返回的信號(hào)波與高頻震蕩信號(hào)源發(fā)射的信號(hào)波在傳輸線上疊加后便產(chǎn)生了駐波，傳感器的輸出電壓便是將從傳輸線的兩端取得的駐波信號(hào)進(jìn)行分析處理后最終輸出形成的；微處理控制器內(nèi)置有A/D轉(zhuǎn)換器，檢波電路單元的輸出端通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器與微處理控制器的輸入端連接；GPRS/GSM通信模塊通過(guò)串行通信接口與微處理控制器雙向連接，通過(guò)GPRS模式將所有信息實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行進(jìn)一步的處理和應(yīng)用，或通過(guò)GSM模式將所有信息發(fā)送給手機(jī)用戶，便于及時(shí)了解土壤含氮量情況；還包括電源模塊，電源模塊用于給上述各模塊進(jìn)行供電，采用可充電的鋰電池作為電源模塊，具體的本實(shí)施例中采用18650鋰電池，外接充電器。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，還包括顯示模塊，顯示模塊的輸入端與微處理控制器的輸出端連接，用于顯示土壤氮含量信息和時(shí)間等相關(guān)信息，采用型號(hào)為DMF6137NB-EW的LCD顯示屏。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，由于石英晶振的外部電路比由電感電容和三極管組成的傳統(tǒng)LC振蕩回路的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單體積更小，而且準(zhǔn)確度和輸出信號(hào)的質(zhì)量都更高，故高頻震蕩信號(hào)源采用100MHZ的有源石英晶振。

在本實(shí)用新型的一些實(shí)施例中，微處理控制器的型號(hào)為STC12C5A60S2，是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，它是一種高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),通過(guò)內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并按照預(yù)設(shè)的計(jì)算函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將土壤氮含量信息和時(shí)間等相關(guān)信息在LCD上顯示。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，GPRS/GSM通信模塊的型號(hào)為SIMCOM公司的SIM100，內(nèi)置TCP/IP協(xié)議，支持AT指令，并將指令和數(shù)據(jù)幀發(fā)送至GPRS/GSM電路，實(shí)現(xiàn)GPRS與Tnternet的網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)傳輸。

在本實(shí)用新型的另一些實(shí)施例中，串行通信接口為RS232接口，RS232由于其價(jià)格低廉、功能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于通信電路中。RS232采用的是串行通信，所謂串行通信是指數(shù)據(jù)信息從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌鞯倪^(guò)程是在兩根數(shù)據(jù)線上以二進(jìn)制位移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)的。

在本實(shí)用新型的再一些實(shí)施例中，還包括按鍵，按鍵與微處理控制器的輸入端連接，通過(guò)按鍵選擇信息發(fā)送模式，按協(xié)議將土壤氮含量信息和時(shí)間等相關(guān)信息打包，通過(guò)串行通信接口以GPRS或GSM模式進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)和數(shù)據(jù)傳輸。

電路中選用頻率為100MHZ的有源石英晶振的恒定高頻正弦信號(hào)作為振蕩信號(hào)源，傳輸線先將信號(hào)傳入兩個(gè)平行板金屬電極，通過(guò)兩個(gè)平行板金屬電極傳送到被測(cè)土壤內(nèi)，再反射回電極并到達(dá)傳輸線上，駐波的形成則是因?yàn)榉瓷湫盘?hào)在傳輸線上的疊加，檢波電路單元檢測(cè)到傳輸線上的駐波后將其轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)轿⑻幚砜刂破髦型瓿蓴?shù)據(jù)處理，通過(guò)GPRS/GSM通信模塊將所有信息實(shí)時(shí)傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心，由數(shù)據(jù)中心進(jìn)行進(jìn)一步的處理和應(yīng)用，或?qū)⑺行畔l(fā)送給手機(jī)用戶，制作成本低、自變量個(gè)數(shù)少、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，攜帶方便、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量時(shí)間短，測(cè)量結(jié)果較精確，適用于大批量采樣檢測(cè)，可以作為普通農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤的含氮量快速檢測(cè)使用。

在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過(guò)中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。