專利名稱：土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕度測量裝置，具體涉及一種測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器。
本發(fā)明可以為農(nóng)業(yè)、水文、農(nóng)業(yè)氣象成功地測定山上復(fù)蓋雪層的儲(chǔ)水量，從而根據(jù)儲(chǔ)水量估計(jì)出山地河流的水量;測定不同深度土壤的濕度，並由此判斷地下水位和土壤改良工作的期限和范圍，以及可為冰川學(xué)和水文氣象學(xué)服務(wù)。
有關(guān)在大區(qū)域內(nèi)的積雪儲(chǔ)量和儲(chǔ)積的動(dòng)態(tài)信息，以及有關(guān)土壤濕度的信息的實(shí)際意義是很大的。對測量土壤濕度和積雪儲(chǔ)水量的儀器的基本要求是具有高的測量精度(特別是測量土壤濕度的精度)和連續(xù)測量的可能性，因?yàn)橹挥羞B續(xù)測量才能從動(dòng)力學(xué)的角度監(jiān)測土壤濕度和積雪儲(chǔ)水量的變化過程。
測量土壤濕度和積雪儲(chǔ)水量的最普遍使用的方法就是眾所周知的接觸法。就是說，在測量積雪儲(chǔ)水量時(shí)，采用可移動(dòng)的能給出積雪幾何厚度的標(biāo)桿，和能選擇雪樣並能測定雪的密度的標(biāo)準(zhǔn)量雪器。測量土壤濕度采用的是要求采集土壤樣品，然后進(jìn)行烘干樣品的恒溫稱量法。采用標(biāo)準(zhǔn)容器，即滴定管進(jìn)行土壤采樣，而樣品烘干是在干燥箱中進(jìn)行的。上述方法是很繁重的，測量要在山中進(jìn)行，有生命危險(xiǎn)，同時(shí)還不能保證測量所需的精度，因此，比方說，在測量稍微融化了的雪的密度時(shí)，其中一部分水分密度計(jì)無法計(jì)算進(jìn)去。此外，土壤濕度是根據(jù)所選擇的少量樣品測量的，對于被檢測的大面積來說，不可能獲得可靠的結(jié)果。
與接觸法並用的是利用儀器來完成對土壤濕度和積雪儲(chǔ)水量的遙測方法。應(yīng)用這些方法可達(dá)到測量過程的自動(dòng)化，不必采樣，不會(huì)破壞環(huán)境構(gòu)造和在此環(huán)境中發(fā)生的過程，如積雪、融化、潤濕等。這些測量方法的基礎(chǔ)都是記錄自然的或人為的電磁輻射，這些電磁輻射的波長范圍是很寬的，從厘米波到波長為10-11厘米的γ-射線，其中包括可見光、紫外和紅外光輻射〔E.B.Kolouely，ul.
，φpuguaH“用宇宙射線測定雪儲(chǔ)水量和土壤濕度的方法”，1981，水文氣象出版社，(列寧格勒)，第3頁〕。利用在給定波長范圍內(nèi)的穿透電磁輻射測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器包括一個(gè)與記錄器連接的電磁輻射探測器。根據(jù)由土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量決定的電磁輻射的改變，測定土壤的濕度和雪中儲(chǔ)水量。
用飛機(jī)γ-照像法測定土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的方法得到了最廣泛的應(yīng)用〔A.B.
mumpueb，W.
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pugnaH“用地球γ-射線遠(yuǎn)距離測量雪中儲(chǔ)水量和土壤濕度的基礎(chǔ)”，1979，水文氣象出版社，(列寧格勒)，第281，288頁〕。實(shí)現(xiàn)飛機(jī)γ-照像的儀器是一個(gè)裝在飛機(jī)上的、探測來自積雪或土壤表面的背景γ-射線探測器，利用它可多次完成γ-射線測量。根據(jù)γ-射線的衰減判斷土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量。
利用自然界射源的穿透電磁輻射測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器，不能保證同時(shí)而又分別測量土壤的濕度和雪中儲(chǔ)水量，也不能保證必要的精確度，因?yàn)橥寥栏迟|(zhì)和植被層的生物量都對測量結(jié)果有影響。
有的采用具有人造穿透輻射源的儀器測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量(E.B.Konoueey，ul.
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puguaH“用宇宙射線測定雪中水分和土壤濕度的方法”，1981，水文氣象出版社，(列寧格勒)，74頁)。為此，在測量土壤濕度的儀器中使用同位素中子源，而在測量雪中儲(chǔ)水量的儀器中則使用同位素γ-輻射源，以及各自相應(yīng)的探測器。根據(jù)人造輻射通過雪層或土層后的變化特征可以測定出土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量。
應(yīng)用同位素輻射源對實(shí)施生物保護(hù)造成了一定的困難，也增加了污染周圍環(huán)境的危險(xiǎn)。需要測量的濕度越大，要求同位素輻射源的強(qiáng)度越高，或者需要一個(gè)測量儀，包括數(shù)個(gè)安置在不同高度的同位素輻射源和探測器。此外，由于土壤的腐殖質(zhì)和植被層中的生物量的影響，上述儀器不能保證必要的測量精度，尤其是在大范圍測量時(shí)更是如此，並且不能應(yīng)用一部儀器來同時(shí)完成土壤濕度和雪中水分的測量。
已知的還有一種測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器，它包括一個(gè)安置在土中某一給定深度並能探測通過土壤的宇宙輻射中子的第一探測器，和安置在地面上方的第二宇宙輻射中子探測器，其高度要超過積雪復(fù)蓋層或者植被層的最大厚度，而且與第一宇宙輻射中子探測器的距離不大于熱中子在大氣中被吸收的射程值。每一個(gè)探測器都相應(yīng)地與串聯(lián)在一起的給定輻值脈沖檢測部分和脈沖計(jì)數(shù)器電路相連接，脈沖計(jì)數(shù)器的控制輸入端與定時(shí)器連接，而其輸出端則與記錄器連接(E.B.Kononeely，ul，
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puguaH“用宇宙射線測定雪中儲(chǔ)水量和土壤濕度的方法”，1981，水文氣象出版社，(列寧格勒)，59頁，83頁，84頁)。
只有在被測的量值中有一個(gè)保持不變的情況下，上述儀器才能同時(shí)測量土壤的濕度和雪中儲(chǔ)水量。因此，上述儀器不能保證必要的測量精度，因?yàn)楸粶y的量值隨著時(shí)間在變化，而且量值之間存在著相互關(guān)聯(lián)性。此外，影響測量精度的還有土壤腐殖質(zhì)和植被層中的生物量，這些因素在測量時(shí)都未考慮進(jìn)去。
本發(fā)明的任務(wù)是制造一種測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器，它能考慮到土壤腐殖質(zhì)對穿透土層的宇宙輻射中子探測器數(shù)據(jù)的影響，從而能保證提高分別測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的精度。
任務(wù)的解決辦法是，測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的儀器包括一個(gè)放在地下指定深度的、接收穿透土層的宇宙輻射中子的第一探測器，和放在地面上方的第二宇宙輻射中子探測器，第二探測器的高度要超過積雪復(fù)蓋層或者植被層的最大厚度，並與第一宇宙輻射中子探測器之間的距離不大于熱中子在大氣中被吸收的射程值，每一個(gè)探測器都與相應(yīng)的串接在一起的給定幅值脈沖檢測器和脈沖計(jì)數(shù)器電路相連接。脈沖計(jì)數(shù)器的控制輸入端連接著定時(shí)器，而其輸出端與記錄器連接。按照本發(fā)明，測量儀還包括一個(gè)測量土壤背景輻射的γ-量子探測器，該探測器安置在地面、與第一宇宙輻射中子探測器的距離不超過γ-量子在土壤中被吸收的射程值;一個(gè)輔助的給定幅值脈沖檢測器;一個(gè)輔助脈沖計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器的輸入端與輔助給定幅值脈沖檢測器的輸出端相連接;一個(gè)連接在輔助脈沖計(jì)數(shù)器的控制輸入端的輔助定時(shí)器;和一個(gè)與輔助脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端相連接的輔助記錄器。
當(dāng)?shù)孛嬗醒訌?fù)蓋時(shí)，在土壤濕度測量儀中，最好附加一個(gè)測量穿透雪層的宇宙輻射中子的探測器，這種探測器的底座是用含氫材料制作的，並將這一底座安置在地表面，而且與第一和第二宇宙輻射中子探測器的距離不超過熱中子在大氣中被吸收的射程;和一個(gè)輔助的安置在地面的測量來自植被層中的背景輻射γ-量子探測器，它與輔助宇宙輻射中子探測器的距離不超過γ-量子在植被層中被吸收的射程值;還有二個(gè)輔助的給定幅值脈沖檢測器，其中一個(gè)與輔助的宇宙輻射中子探測器電路相連接，而另一個(gè)檢測器與輔助的用來測量植被層的背景輻射γ-量子探測器相連接;兩個(gè)輔助脈沖計(jì)數(shù)器，其中每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入端都相應(yīng)地與輔助的給定幅值脈沖檢測器的輸出端相連接;兩個(gè)輔助定時(shí)器，其中每個(gè)定時(shí)器都與相應(yīng)的輔助脈沖計(jì)數(shù)器的控制輸入端相連接;以及兩個(gè)輔助記錄器，每個(gè)記錄器都與相應(yīng)的輔助脈沖計(jì)數(shù)器的輸出端相連接。
有利的方案是，在測量土壤濕度的儀器中附加一組串聯(lián)在一起的除法運(yùn)算部分和非線性電信號轉(zhuǎn)換器，其中除法運(yùn)算部分的輸出端的電信號對應(yīng)于穿透土壤和雪層的宇宙中子射線的相對強(qiáng)度和土壤與植被層的背景輻射γ-量子的相對強(qiáng)度，除法運(yùn)算部分的各輸入端與脈沖計(jì)數(shù)器的各輸出端相連接，而非線性電信號轉(zhuǎn)換器用來將對應(yīng)于透過土壤和雪層的宇宙中子射線的相對強(qiáng)度和來自土壤和植被層的背景輻射γ-量子的相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變成與土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量相對應(yīng)的電信號。同時(shí)，各記錄器連接成一個(gè)總的記錄器，而非線性電信號轉(zhuǎn)換器的各輸出端連接到總記錄器的各輸入端。
高效的方案是，在土壤濕度測量儀中，用來將對應(yīng)于透過土壤與雪層的宇宙中子射線相對強(qiáng)度和土壤與植被層的背景輻射γ-量子的相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變成與土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量相對應(yīng)的電信號的非線性電信號轉(zhuǎn)換器包括第一存儲(chǔ)器，其內(nèi)部存入了穿透土壤的宇宙中子射線強(qiáng)度的校準(zhǔn)關(guān)系，往該存儲(chǔ)器的輸入端輸進(jìn)相應(yīng)于土壤背景輻射γ-量子相對強(qiáng)度的電信號;第一乘法器，它的一個(gè)輸入端與第一存儲(chǔ)器的輸出端相連接，而往它的另一個(gè)輸入端輸進(jìn)對應(yīng)于穿透土壤的宇宙輻射中子的相對強(qiáng)度的電信號;第二存儲(chǔ)器，其內(nèi)部存入了穿透植被層的宇宙輻射中子強(qiáng)度隨植被層中的生物量變化的校準(zhǔn)關(guān)系，往該存儲(chǔ)器的輸入端輸入進(jìn)對應(yīng)于植被層的背景輻射γ-量子相對強(qiáng)度的電信號;第二乘法器，它的一個(gè)輸入端與第二存儲(chǔ)器的輸出端相連接，而往另一個(gè)輸入端輸進(jìn)對應(yīng)于穿透雪層的宇宙輻射中子相對強(qiáng)度的電信號;第三存儲(chǔ)器，其中存有經(jīng)與腐殖質(zhì)校準(zhǔn)過的穿透土壤的宇宙中子射線相對強(qiáng)度隨土壤濕度變化的校準(zhǔn)關(guān)系，第三存儲(chǔ)器的輸入端與第一乘法器的輸出端相連接;以及第四存儲(chǔ)器，其中存入已與生物量校準(zhǔn)好的、穿透雪層的宇宙中子射線相對強(qiáng)度隨雪中儲(chǔ)水量變化的校準(zhǔn)關(guān)系，第四存儲(chǔ)器的輸入端與第二乘法器的輸出端相連接。
所推薦的土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀，因?yàn)榫哂刑綔y來自土壤的背景輻射γ-量子探測器，該探測器考慮到了在腐殖質(zhì)中所含氫對置于土壤中的宇宙輻射中子探測器指示的影響，因此能夠提高分別測量濕度和儲(chǔ)水量時(shí)的精度。
鑒于上述三部中子探測器和二部γ-量子探測器的安裝幾何位置，探測器可以同時(shí)並分別測定雪中儲(chǔ)水量和土壤濕度，而且還考慮進(jìn)了植被層中的生物量和土壤中的腐殖質(zhì)的影響。
在將具有用含氫材料制作的底座的宇宙中子射線探測器置于土壤表面以測量穿透雪層的宇宙中子射線時(shí)，由于含氫材料的底座和雪層屏蔽了來自土壤的反射中子，探測器的指示也就不會(huì)受到土壤濕度的影響。雖然雪中儲(chǔ)水量可能影響穿透土壤的宇宙中子射線探測器的讀數(shù)，但是，穿透土壤的宇宙輻射中子探測器的讀數(shù)與輔助的、其底座用含氫材料制成的穿透雪層的宇宙輻射中子探測器的讀數(shù)之間的比值，只與土壤濕度有關(guān)，因而能夠高精度地測定土壤濕度。雪中儲(chǔ)水量之值由具有用含氫材料制成的底座、穿透雪層的宇宙輻射中子探測器的讀數(shù)決定。
因此可以做到同時(shí)而又分別測量雪中儲(chǔ)水量和土壤濕度。為了能測量出受到被檢測范圍內(nèi)的土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量影響的中子流，必須把所有三個(gè)宇宙輻射中子探測器安放在它們之間的距離不超過熱中子在大氣中被吸收的行程值的位置。
對具有用來測量穿透土壤的宇宙輻射中子的第一探測器的土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀的讀數(shù)有影響的是土壤腐殖質(zhì)和植被層中生物量的附加干擾，而對用來測量穿透雪層的宇宙輻射中子的輔助探測器的讀數(shù)的干擾則來自植被層中的生物量。要提高測量精度，就需要考慮到土壤中腐殖質(zhì)和植被層中生物量對宇宙輻射中子強(qiáng)度的影響。為了對穿透土壤的宇宙中子射線第一探測器讀數(shù)進(jìn)行修正，以及對穿透雪層的宇宙輻射中子輔助探測器讀數(shù)進(jìn)行修正，必須知道腐殖質(zhì)在土壤中的含量和植被層中的生物量。
根據(jù)來自土壤的背景輻射γ-量子探測器的讀數(shù)測定土壤中腐殖質(zhì)的含量，而根據(jù)來自附加在土壤上的植被層的背景輻射γ-量子探測器的讀數(shù)測定植被層中的生物量。為了測量對通過土壤的宇宙中子射線第一探測器讀數(shù)有影響的土壤中腐殖質(zhì)的密度，將土壤背景輻射γ-量子探測器安置在與第一宇宙中子射線探測器的距離不超過γ-量子在土壤中被吸收的射程長度的地面上。輔助的植被層背景輻射γ-量子探測器安放在距離輔助的宇宙中子射線探測器不超過γ-量子在植被層中被吸收的射程值的地面上，以便測量該層中的生物量，該生物量對輔助的測量穿透雪層的宇宙中子射線的探測器的讀數(shù)有影響。
本專利發(fā)明將用下列的具體實(shí)施方案和附圖來說明，其中

圖1示出了符合本發(fā)明的將土壤中腐殖質(zhì)的影響計(jì)算在內(nèi)的土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀。測量儀的一個(gè)探測器置于土中，另一個(gè)探測器在土壤上方，而第三個(gè)探測器則在地表面上;
圖2示出的是符合本發(fā)明的、如圖1所示的測量儀，但是將植被層中的生物量的影響統(tǒng)計(jì)在內(nèi);
圖3示出的是符合本發(fā)明的如圖2所示的測量儀，但是加上了信息自動(dòng)處理部份;
圖4示出的是如圖2所示的測量儀，但是加上了信息遠(yuǎn)距離傳送裝置;
圖5(a、b)給出了在不同深度的土壤中，宇宙中子輻射強(qiáng)度隨土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量變化的關(guān)系曲線。
土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀包括放在土壤中給定深度h1的第一探測器1(圖1)，用來測量透過土壤的宇宙中子射線。深度h1的選擇由具體任務(wù)決定，它與應(yīng)用測量儀的地區(qū)有關(guān)。例如，以土壤改良為目的，深度h1由栽培的作物根系分布深度決定(如為禾本科植物時(shí)，深度是20厘米，如為果樹時(shí)，深度是2至5米)。第二宇宙中子射線探測器2安放在土壤上方高度為h2的位置，該高度大于雪層或者植被層的最大厚度(如圖上波狀線所示)，而且與第一宇宙中子射線探測器1的距離l，不超過熱中子在大氣中被吸收的射程值。第二宇宙中子射線探測器2用于記錄大氣中的直射中子流。γ-射線探測器(下文中我們將稱之為土壤背景輻射γ-量子探測器)3-安置在地面上，且與第一宇宙中子射線探測器1的距離l2不大于γ-量子在土壤中被吸收的射程值，它是用于測定對第一宇宙輻射中子探測器1的讀數(shù)有影響的腐殖質(zhì)的密度的。探測器1與相串聯(lián)的給定幅值脈沖檢測器4和脈沖計(jì)數(shù)器5電路相連接，計(jì)數(shù)器5的控制輸入端與定時(shí)器6相連接，而其輸出端接向記錄器7。探測器2與串聯(lián)在一起的給定輻值脈沖檢測器8和脈沖計(jì)數(shù)器9電路相連接，脈沖計(jì)數(shù)器9的控制輸入端與定時(shí)器10連接，而其輸出端則與記錄器11相連接。
土壤背景輻射γ-量子探測器3與串聯(lián)在一起的給定幅值脈沖檢測器12和脈沖計(jì)數(shù)器13電路相連接，脈沖計(jì)數(shù)器13的控制輸入端與定時(shí)器14連接，而其輸出端與記錄器15相連接。
為了測量包括土壤中的腐殖質(zhì)和植被層中的生物量在內(nèi)的土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量，測量儀要有一個(gè)透過雪層的宇宙中子射線探測器16(圖2)，它裝有用含氫材料(例如聚乙烯CH2)制作的底座17，該底座17放置在土地表面上，距第一和第二宇宙輻射中子探測器的距離分別為l3和l4，不超過熱中子被大氣吸收的射程值，還有一個(gè)γ射線探測器(下面稱之為植被層背景輻射γ-量子探測器)18，它放在土壤表面上，距宇宙輻射中子探測器16的距離為l5，不超過γ量子被植被層吸收的射程值。宇宙輻射中子探測器16，如同圖1中的方案，與串聯(lián)在一起的給定幅值脈沖檢測器19和脈沖計(jì)數(shù)器20電路相連結(jié)，計(jì)數(shù)器20的控制輸入端與定時(shí)器21相連接，而其輸出端與記錄器22相連接。植被層背景輻射γ量子探測器18與串聯(lián)在一起的給定幅值脈沖檢測器23和脈沖計(jì)數(shù)器24電路相連接，計(jì)數(shù)器24的控制輸入端與定時(shí)器25相連接，而其輸出端與記錄器26相連接。
為了自動(dòng)處理測量結(jié)果，濕度測量儀附加有串聯(lián)在一起的除法運(yùn)算部分27(圖3)和非線性電信號轉(zhuǎn)換器28。除法運(yùn)算部分輸出端的電信號相應(yīng)于透過土壤和雪層的宇宙中子射線的相對強(qiáng)度，以及相應(yīng)于土壤和植被層背景輻射的γ量子的相對強(qiáng)度，除法運(yùn)算部分的各輸入端分別與脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13、20、24的輸出端相連接，在本方案中是與它們直接相連接的;轉(zhuǎn)換器28將對應(yīng)于透過土壤和雪層的宇宙中子射線相對強(qiáng)度的電信號，以及對應(yīng)于來自土壤和植被層的背景輻射γ量子相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉謩e對應(yīng)于土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的電信號。同時(shí)，圖2所示的記錄器7、11、15、22、26聯(lián)結(jié)成一個(gè)總記錄器29(圖3所示)，而非線性轉(zhuǎn)換器28的輸出端連接在總記錄器29的輸入端上。
在所述方案中，除法運(yùn)算部分27包括除法器30、31、32、33。除法器30的輸入端34用作除法運(yùn)算部分27的第一輸入端，經(jīng)它輸入對應(yīng)于宇宙中子射線透過土壤后的強(qiáng)度的電信號，而輸入端35用作除法運(yùn)算部分27的第二輸入端，經(jīng)它輸進(jìn)對應(yīng)于透過雪層的宇宙中子射線強(qiáng)度的電信號。而且除法器30實(shí)現(xiàn)將到達(dá)輸入端34的信號除以到達(dá)輸入端35的信號。除法器31的輸入端36與除法器30的輸入端35相連接，而輸入端37用作除法運(yùn)算部分27的第三輸入端，經(jīng)該端輸進(jìn)對應(yīng)于宇宙輻射中子的直射流強(qiáng)度的電信號，除法器31同時(shí)將經(jīng)輸入端36輸入的電信號除以經(jīng)輸入端37輸入的電信號。除法器32的輸入端38用作除法運(yùn)算部分27的第四輸入端，經(jīng)該端輸入相應(yīng)于土壤背景輻射γ量子強(qiáng)度的電信號，而輸入端39與除法器31的輸入端37相連接，而且除法器32同時(shí)將到達(dá)輸入端38的信號除以到達(dá)輸入端39的信號。除法器33的輸入端40用作除法運(yùn)算部分27的第五輸入端，經(jīng)該端輸入相應(yīng)于植被層背景輻射γ量子強(qiáng)度的電信號，而輸入端41與除法器32的輸入端39相連接，除法器33同時(shí)完成將到達(dá)輸入端40的信號除以到達(dá)輸入端41的信號。
在所述方案中，非線性轉(zhuǎn)換器28包括一個(gè)存入了校準(zhǔn)過的透過土壤的宇宙輻射中子強(qiáng)度與土壤腐殖質(zhì)的相關(guān)關(guān)系的第一存儲(chǔ)器42，它的輸入端用作非線性轉(zhuǎn)換器28的第一輸入端，經(jīng)該端輸入來自除法器32的信號，而它的輸出端則與乘法器44的輸入端43相連接，乘法器44的輸入端49用作非線性轉(zhuǎn)換器28的第二輸入端，經(jīng)該端輸入來自除法器30的信號。
非線性轉(zhuǎn)換器28還包括一個(gè)內(nèi)部存有校準(zhǔn)過的透過植被層的宇宙輻射中子強(qiáng)度與植被層中生物量的相關(guān)關(guān)系的存儲(chǔ)器46，它的輸入端用作非線性轉(zhuǎn)換器28的第三個(gè)輸入端，經(jīng)該端輸入來自除法器33的信號，而其輸出端則與乘法器48的輸入端47相連接，該乘法器的輸入端49用作非線性轉(zhuǎn)換器28的第四個(gè)輸入端，經(jīng)該端輸入來自除法器31的信號。
乘法器44的輸出端與儲(chǔ)存器50的輸入端相連接，該儲(chǔ)存器內(nèi)存入了用腐殖質(zhì)校正過的透過土壤的宇宙輻射中子的相對強(qiáng)度與土壤濕度的校準(zhǔn)關(guān)系，儲(chǔ)存器50的輸出端用作非線性轉(zhuǎn)換器28的輸出端。乘法器48的輸出端與存儲(chǔ)器51的輸入端相連接，存儲(chǔ)器51中存入了用生物量校正過的宇宙中子射線透過雪層后的相對強(qiáng)度與雪中儲(chǔ)水量的校準(zhǔn)關(guān)系，存儲(chǔ)器51的輸出端也就是非線性變換器28的輸出端。
所述方案的測量儀，可以同時(shí)測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量，但是必須由操作員直接在被檢測地區(qū)對記錄器7、11、15、22、26(圖2)，29(圖3)提供的信息進(jìn)行計(jì)算。但是，這並不總是方便的，有時(shí)，對系統(tǒng)收集信息來說，很難進(jìn)入被檢測地區(qū)。因此，所推薦的裝置可制作成具有遠(yuǎn)距離傳遞信息功能的測量儀。為此，這種測量儀安裝了信息積累、存儲(chǔ)和傳送部分52(圖4)，它包括脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13、20、24，這些計(jì)數(shù)器的輸出端與總記錄器53相連接，而總記錄器53的控制輸入端與總定時(shí)器54相連接。在所述方案中，記錄器53中包括一個(gè)移位寄存器55，它的信息輸入端與脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13、20、24的各輸出端相連接，而其控制輸入端則與控制觸發(fā)器56的輸出端相連接，觸發(fā)器56的輸出端同時(shí)又是循環(huán)計(jì)數(shù)器57和行計(jì)數(shù)器58的輸入端。
定時(shí)器54同時(shí)連接控制觸發(fā)器56、循環(huán)計(jì)數(shù)器57和行計(jì)數(shù)器58的輸入端。定時(shí)器54的循環(huán)輸出端與行計(jì)數(shù)器58的計(jì)算輸入端相連接，而行計(jì)數(shù)器58的輸出端連接調(diào)頻器59的輸入端，調(diào)頻器59的信息輸入端則與移位寄存器55的輸出端相連接，而它的循環(huán)輸入端與定時(shí)器54的循環(huán)輸出端相連接。循環(huán)計(jì)數(shù)器57的輸出端連接控制觸發(fā)器56的復(fù)位輸入端。調(diào)頻器59的輸出端用作信息積累、存儲(chǔ)和傳送部分52的輸出端，並與無線電臺(tái)60相連接。
接收中心61包括一個(gè)無線電臺(tái)62，它的輸出端與解調(diào)器63的輸入端相連接，該解調(diào)器的輸出端與除法運(yùn)算部分27連接，除法運(yùn)算部分27的輸出端也與非線性轉(zhuǎn)換器28的輸入端相連接。非線性轉(zhuǎn)換器28的輸入-輸出端與信息輸入-輸出裝置64(例如視覺顯示器)的輸入-輸出端相連接，而信息輸出端則連接到外部信息載體65上。
上述方案中所采用的宇宙輻射中子探測器1、2、16和背景輻射γ量子探測器3、18按照常規(guī)形式制成。這樣，第一和第三宇宙輻射中子探測器1、16都各自由一個(gè)用含氫材料包著的中子計(jì)數(shù)器組成，含氫材料的質(zhì)量厚度(單位為克/厘米2)的選擇條件是中子計(jì)數(shù)器的靈敏度最大。探測器16裝有用含氫材料作的底座17，底座的質(zhì)量厚度由來自土壤的反射中子被底座反射的情況決定。
第二宇宙輻射中子探測器2由包著三層材料的中子計(jì)數(shù)器組成。第一層緊貼著中子計(jì)數(shù)器，作用是使中子減速，其構(gòu)成與前面說的類似。第二層用錫制成，用作中子發(fā)生器，它的厚度由需要產(chǎn)生的中子的最大數(shù)量決定。第三層用含氫材料制成，作反射器用，它的厚度由下述條件決定由第二層產(chǎn)生的中子反射到計(jì)數(shù)器的情況，以及對來自土壤的反射中子和大氣中的低能中子的靈敏度最低。
來自土壤的背景輻射γ量子探測器3按照常規(guī)方法制成，它安裝在錫制的垂直向下的平行光管內(nèi)，這就排除了植被層中的生物量對γ量子探測器3的讀數(shù)的影響。
土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀的工作過程如下埋在土內(nèi)深度為h1的宇宙輻射中子探測器1(圖1)記錄透過土壤的宇宙輻射中子。與此同時(shí)，安置在高于土壤表面達(dá)h2的宇宙輻射中子探測器2記錄大氣中的直射中子流，也就是說，它記錄的是與土壤濕度、雪中儲(chǔ)水量、土壤腐殖質(zhì)和植被層的生物量無關(guān)的初始宇宙射線流的變化。土壤背景輻射γ量子探測器3和探測器1、2同時(shí)記錄著土壤腐殖質(zhì)中的碳與宇宙射線相互作用時(shí)放射出來的γ量子。探測器1、2、3的輸出脈沖分別輸入到給定幅值脈沖檢測器4、8、12的輸入端。脈沖檢測器4、8只傳送對應(yīng)于宇宙輻射中子的脈沖，而阻止由于γ量子、電子和μ介子使探測器1、2產(chǎn)生動(dòng)作而引起的波幅較小的脈沖通過。與此相應(yīng)，脈沖檢測器12也阻擋由于土壤中各種元素(碳除外)與宇宙射線相互作用而引起γ量子探測器3動(dòng)作而產(chǎn)生的脈沖。脈沖檢測器4、8、12輸出的脈沖分別輸入脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13。計(jì)數(shù)器5、9、13的計(jì)數(shù)時(shí)間由定時(shí)器6、10、14確定。來自探測器1、2、3的脈沖總數(shù)由相應(yīng)的記錄器7、11、15記錄。
根據(jù)探測器1、2、3測量的脈沖數(shù)總和確定在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)宇宙輻射中子的強(qiáng)度I1、I2和背景輻射γ量子的強(qiáng)度I3。應(yīng)用從理論上和實(shí)驗(yàn)中獲得的校準(zhǔn)關(guān)系式，即相對強(qiáng)度I1/I2與土壤濕度W的校準(zhǔn)關(guān)系式和相對強(qiáng)度I3/I2與土壤腐殖質(zhì)G的校準(zhǔn)關(guān)系，以及考慮到腐殖質(zhì)G對強(qiáng)度I1的影響的修正系數(shù)Kg，確定沒有積雪復(fù)蓋的、但考慮到腐殖質(zhì)影響的土壤濕度W。
應(yīng)用理論上和實(shí)驗(yàn)所得的相對強(qiáng)度I1/I2與雪中儲(chǔ)水量的校準(zhǔn)關(guān)系，再根據(jù)所得I1/I2的比值確定雪中儲(chǔ)水量P。
圖2所示方案之測量儀的工作情況與上述情況類似。它們的區(qū)別僅在于裝有含氫底座17的宇宙輻射中子探測器16(圖2)記錄的是透過雪層的宇宙輻射中子。植被層背景輻射γ量子探測器18和探測器1、2、3、16同時(shí)記錄植被層中的生物質(zhì)中所含的碳元素與宇宙射線相互作用時(shí)放射出的γ量子。由探測器16、18輸出的脈沖分別到達(dá)給定幅值脈沖檢測器19、23的輸入端。檢測器19只允許與宇宙輻射中子對應(yīng)的脈沖通過，而阻止由γ量子、電子和μ介子激勵(lì)探測器16引起的幅值較低的脈沖通過。通過脈沖檢測器23的只是下述一種脈沖，即植被層中的碳與宇宙射線相互作用而產(chǎn)生γ量子，並由這些γ量子激勵(lì)探測器18而產(chǎn)生的脈沖。脈沖檢測器19、23輸出的脈沖分別到達(dá)脈沖計(jì)數(shù)器20、24的輸入端。計(jì)數(shù)器20、24的計(jì)數(shù)時(shí)間由定時(shí)器21、25確定。探測器16、18各自的脈沖數(shù)之和由相應(yīng)的記錄器22、26記錄。
根據(jù)探測器16、18各自測得的脈沖數(shù)之和確定在計(jì)數(shù)時(shí)間內(nèi)的宇宙輻射中子強(qiáng)度I16和背景輻射γ量子強(qiáng)度I18。應(yīng)用理論的和實(shí)驗(yàn)得到的相對強(qiáng)度I16/I2與雪中儲(chǔ)水量的校準(zhǔn)關(guān)系和相對強(qiáng)度I16/I2與植被層的生物量Q的校準(zhǔn)關(guān)系，以及考慮了生物量Q對強(qiáng)度I16的影響的修正關(guān)系數(shù)Kb，確定包括植被層生物量Q在內(nèi)的雪中儲(chǔ)水量P。
應(yīng)用理論的和實(shí)驗(yàn)得到的相對強(qiáng)度I1/I16與土壤濕度W的校準(zhǔn)關(guān)系和相對強(qiáng)度I3/I2與土壤腐殖質(zhì)G的校準(zhǔn)關(guān)系，以及考慮了腐殖質(zhì)G對強(qiáng)度I1的影響后的修正關(guān)系Kg，確定在有積雪復(fù)蓋時(shí)，修正了腐殖質(zhì)G的影響的土壤濕度W。
圖3所示方案的測量儀的工作狀況與上述方案基本相似。兩個(gè)方案的差異是所測得的強(qiáng)度I1、I16、I2、I3、I18以電信號形式分別到達(dá)除法運(yùn)算部分27的第一、第二、第三、第四和第五輸入端，根據(jù)這些強(qiáng)度，由除法器30、31、32、33確定出分別透過土壤和雪層的宇宙輻射中子的相對強(qiáng)度I1/I16和I16/I2，以及分別來自土壤和植被層背景輻射γ量子的相對強(qiáng)度I3/I2和I18/I2，根據(jù)分別到達(dá)非線性轉(zhuǎn)換器28的第一、二、三、四輸入端的相對強(qiáng)度I3/I2、I1/I16、I18/I2、I16/I2，確定土壤濕度W和雪中儲(chǔ)水量P。非線性轉(zhuǎn)換器28的存儲(chǔ)器42將相對強(qiáng)度I3/I2轉(zhuǎn)變?yōu)樾拚禂?shù)Kg，然后，這些修正系數(shù)被輸入乘法器44，並在乘法器內(nèi)乘以相對強(qiáng)度I1/I16。非線性轉(zhuǎn)換器28的存儲(chǔ)器50將Kg和I1/I16的乘積轉(zhuǎn)變?yōu)橥寥罎穸萕。非線性轉(zhuǎn)換器28的存儲(chǔ)器46將相對強(qiáng)度I16/I2轉(zhuǎn)換為修正系數(shù)Kb，然后再將其輸入乘法器48，在那里乘以相對強(qiáng)度I16/I2。得到的Kb和I16/I2的乘積被輸入非線性轉(zhuǎn)換器28的存儲(chǔ)器51，並在那里轉(zhuǎn)變?yōu)檠┲袃?chǔ)水量P。由總記錄器29記錄下土壤濕度W和雪中儲(chǔ)水量P。
在采用遠(yuǎn)距離傳送信息的情況下，脈沖由脈沖檢測器4、8、12、19、23到達(dá)信息積累、存儲(chǔ)和傳送部分52(圖4)的脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13、20、24的輸入端。按照來自定時(shí)器54的“存入”信號，從計(jì)數(shù)器5、9、13、20、24輸出的信息轉(zhuǎn)存于移位寄存器55。移位寄存器55輸出的信息到達(dá)調(diào)頻器59的輸入端。調(diào)頻器59是一個(gè)具有可變比例系數(shù)的除法器。比例系數(shù)取決于輸入調(diào)頻器59的信號。利用來自定時(shí)器54的輸出端的石英振蕩器的頻率32768赫茲作為起始頻率。定時(shí)器54輸出的頻率為32768赫茲的信號輸入到調(diào)頻器59，頻率為2赫茲的信號輸入到行計(jì)數(shù)器58，而與給定的計(jì)數(shù)時(shí)間相應(yīng)的信號輸入到控制觸發(fā)器56的觸發(fā)輸入端。
用信號“存入”將部分52導(dǎo)通在信息傳送狀態(tài)，也就是說控制觸發(fā)器56調(diào)整在“1”的狀態(tài)，並允許循環(huán)計(jì)數(shù)器57和行計(jì)數(shù)器58工作。循環(huán)計(jì)數(shù)器57用于統(tǒng)計(jì)信息移位周期數(shù)，它本身也是一個(gè)除法器。
為了提高所傳送信息的可靠性，規(guī)定了四次重復(fù)傳送數(shù)據(jù)，借助與調(diào)頻器56連接的無線電臺(tái)60，用無線電頻道遠(yuǎn)距離傳送數(shù)據(jù)，由接收中心61接收信息。
在接收中心61，信息處理是這樣進(jìn)行的無線電臺(tái)62接收到信號之后，解調(diào)器63進(jìn)行信號解調(diào)，而除法運(yùn)算部分27計(jì)算出比值I16/I2、I1/I16、I3/I2、I18/I2、Kg×I1/I16、Kb×I16/I2，非線性轉(zhuǎn)換器28將這些數(shù)值按照上述校準(zhǔn)關(guān)系轉(zhuǎn)換成雪中儲(chǔ)水量P、土壤濕度W、腐殖質(zhì)G和生物量Q等量值。這些信息送入輸入-輸出裝置64，並送入外部信息載體65。
下面將分析土壤腐殖質(zhì)和植被層生物量對測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量的影響。分析表明，植物在風(fēng)干狀態(tài)下的元素成分是碳占45%，氧占42%，氫占6.5%，氮占4.5%，礦物元素占5%。腐殖質(zhì)一般占土壤中有機(jī)物質(zhì)總量的80-90%。腐殖質(zhì)和生物量中的含碳量和含氫量之間有一定的相關(guān)性。
土壤中的腐殖質(zhì)和植被層的生物量中所含的氫元素對測定宇宙輻射中子強(qiáng)度是有影響的。
在腐殖質(zhì)和生物量的含量已知的情況下，它們的含氫量是可知的。在土壤內(nèi)深度為x處的腐殖質(zhì)含量可以近似地用一指數(shù)關(guān)系方程描述，即A(x)＝A0exp(-b×ρ)，式中A0為當(dāng)x＝0時(shí)的土壤表面腐殖質(zhì)的體濃度，b是表示腐殖質(zhì)隨深度增加而減少的程度的系數(shù)，ρ是土壤密度，系數(shù)b的數(shù)值決定于土壤的類型，它的數(shù)值在從對于脫了堿的黑土來說的10-2/厘米到對于灰化土的3×10-2/厘米之間不等。自土壤表面到深度為x1處的腐殖質(zhì)儲(chǔ)量G(x1)由下式計(jì)算
= (Ao)/(b·ρ) (1-e-bx ·ρ) (1)由于腐殖質(zhì)儲(chǔ)量與其所含的氫量之間具有一定的相互關(guān)系，自土壤表層至深度為x1處的含氫量Hg(x1)由下面的關(guān)系式計(jì)算Hg(x1)＝C·G(x1) (2)式中，C為表征腐殖質(zhì)中含氫的相對重量的一個(gè)系數(shù)。
在土壤深度為x1處的有效濕度W(x1)由下式計(jì)算W(X1)=Hg(X1)+ρ∫0X1W(X)dX(3)]]>式中W(x)為土壤中所含水分的相對重量。
W(x1)＝Hg(x1)+W＊(x1) (4)這里W＊(X1)=
在已知土壤濕度的情況下，在深度為x1處的中子強(qiáng)度I(x1)將由下式得出I(x1)＝I0exp〔-n·W(x1)〕 (5)式中I0＝Ix＝0，n為中子衰減系數(shù)，它等于5.4×10-3厘米2/克。
在已知土壤中腐殖質(zhì)含量的情況下，由式(4)和式(5)可知，中子強(qiáng)度可由下式算出I′(x1)＝I0exp〔-n·W(x1)〕 (6)此時(shí)中子強(qiáng)度減少的量為ΔI(x1)＝I(x1)-I′(x1)將土壤中腐殖質(zhì)的影響計(jì)算在內(nèi)的修正系數(shù)Kg是Kg(x)＝ (I(x))/(I′(x)) ＝exp〔nHg(x)〕 (7)所以，測量土壤中腐殖質(zhì)可以引入測量土壤濕度的單值修正值。
在測量雪中儲(chǔ)水量時(shí)，可用類似的方法計(jì)算出修正系數(shù)Kb，該系數(shù)用來修正植被生物量的影響。但是應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)生物量中存在一定量的氫時(shí)，物質(zhì)中的儲(chǔ)水量還因?yàn)橹参锉旧硭械乃侄黾?。在植物中所含的、能保證其自身正常的生命活動(dòng)的碳和水分之間存在一定的相互關(guān)系。因此，測量植物的生物量時(shí)，可以計(jì)算植物中的含氫量Hb，這樣，應(yīng)用公式(8)可以代入測量土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量時(shí)的修正值，即Kb＝exp(αnHb) (8)
為了更好地理解土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀的工作，圖5(a)示出了宇宙輻射中子強(qiáng)度I與土壤濕度W的關(guān)系曲線，縱座標(biāo)表示中子強(qiáng)度，單位為相對單位，橫座標(biāo)表示土壤濕度W，單位是百分?jǐn)?shù)%。曲線66是當(dāng)中子探測器安裝在土層深度為x處，土壤密度ρ＝20克/厘米2時(shí)測得的，曲線67是在深度為x處，而ρ＝50克/厘米2時(shí)測得的，曲線68對應(yīng)于深度x和ρ＝80克/厘米2。圖5(b)示出了宇宙輻射中子強(qiáng)度I與雪中儲(chǔ)水量P的關(guān)系曲線69，縱座標(biāo)為中子強(qiáng)度，單位為相對單位，橫座標(biāo)是以克/厘米2為單位的雪中儲(chǔ)水量。
實(shí)例探測器置于深度為x1的土壤內(nèi)，對應(yīng)的密度為50克/厘米2，該土壤的b＝0.01厘米。此時(shí),Hg(X1)= (AO)/(bO) I exp(X1,bρ)，A0的值由關(guān)系式A0＝(0.1-0.15)決定。已知ρ＝1.5克/厘米3，A0＝0.15ρ，得到Hg(x1)≈33克/厘米2，這樣Kg(x1)≈1.33。已知I1/I16＝0.3(對應(yīng)圖5a上的曲線67)，得到土壤溫度W＝19%。將修正值Kg(x1)代入I1/I16，得到I1/I16＝0.4，W≈9.5%。
現(xiàn)在分析帶有植被層生物量的情況，植被層是均質(zhì)的，其密度ρ＝1克/厘米3。根據(jù)關(guān)系式Hb＝ (Q)/2 ，氫元素的重量比等于50%。當(dāng)植被層厚度h＝100厘米時(shí)，得到Hb＝50克/厘米2。由(8)式求得Kb＝1.31。
假定I16/I2＝0.3，根據(jù)曲線69(圖5b)，雪中儲(chǔ)水量P為10厘米水當(dāng)量。將修正值Kb代入I16/I2后，求得I16/I2＝0.4，P＝8厘米水當(dāng)量。
因此，土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀適于高精度地同時(shí)而又單獨(dú)地測定含有腐殖質(zhì)的土壤濕度和有一定植被層生物量的雪中儲(chǔ)水量。
權(quán)利要求
1.土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀，包括埋在土壤內(nèi)一定深度(h1)的測量透過土壤的宇宙輻射中子的第一探測器(1)和安裝在距地面的高度(h2)超過雪層或植被層最大厚度的第二宇宙輻射中子探測器，而且后者與第一宇宙輻射中子探測器(1)的距離(l1)不超過熱中子在大氣中被吸收的射程值，每個(gè)探測器都與相應(yīng)的、串聯(lián)在一起的給定幅值脈沖檢測器(4、8)和脈沖計(jì)數(shù)器(5、9)電路相連接，定時(shí)器(6、10)接在計(jì)數(shù)器(5、9)的控制輸入端，而計(jì)數(shù)器(5、9)的輸出端則與記錄器(7、11)相連接。該測量儀的特征是還包括一個(gè)土壤背景輻射γ量子探測器(3)，它安裝在地面上並與第一宇宙輻射中子探測器(1)的距離(l2)不超過γ量子在土中被吸收的射程值；一個(gè)輔助的、其輸入端與土壤背景輻射γ量子探測器(3)連接的給定幅值脈沖檢測器(12)；一個(gè)其輸入端與輔助的給定幅值脈沖檢測器(12)的輸出端連接的輔助脈沖計(jì)數(shù)器(13)；一個(gè)接在輔助脈沖計(jì)數(shù)器(13)的控制輸入端的輔助定時(shí)器(14)和一個(gè)與輔助脈沖計(jì)數(shù)器(13)的輸出端連接的輔助記錄器(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的土壤濕度測量儀，其特征是，當(dāng)?shù)厣嫌醒訌?fù)蓋時(shí)，測量儀包括一個(gè)輔助的具有用含氫材料制成的底座(17)的測量透過雪層的宇宙輻射中子的探測器(16)，底座(17)安放在土壤表層上，它與第一和第二宇宙輻射中子探測器(1、2)的距離(l3、l4)，不大于熱中子在大氣中被吸收的射程值，還包括一個(gè)測量植被層背景輻射γ量子的輔助探測器(18)，它安置在地面上，並與輔助的宇宙輻射中子探測器(16)的距離(l5)不大于γ量子在植被層中被吸收的射程值，還包括兩個(gè)輔助的給定幅值脈沖檢測器(19、23)，其中一個(gè)與輔助的宇宙輻射中子探測器(16)電路相連接，而另一個(gè)與輔助的植被層背景γ量子探測器(18)電路相連接;兩個(gè)輔助的脈沖計(jì)數(shù)器(20、24)，它們的輸入端與相應(yīng)的輔助給定幅值脈沖檢測器(19、23)的輸出端相連接;兩個(gè)與相應(yīng)的輔助脈沖計(jì)數(shù)器(20、24)的控制輸入端相連接的輔助定時(shí)器(21、25);和兩個(gè)與相應(yīng)的輔助脈沖計(jì)數(shù)器(20、24)的輸出端相連接的輔助記錄器(22、26)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的土壤濕度測量儀，其特征是，另外還包括串聯(lián)在一起的除法運(yùn)算部分(27)和非線性電信號轉(zhuǎn)換器(28)。除法運(yùn)算部分(27)的輸出端的電信號與透過土壤和雪層的宇宙輻射中子的相對強(qiáng)度和土壤與植被層的背景輻射γ量子的相對強(qiáng)度相對應(yīng)，其輸入端則與脈沖計(jì)數(shù)器(5、9、13、20、24)的輸出端相連接。非線性電信號轉(zhuǎn)換器(28)將相應(yīng)于宇宙輻射中子透過土壤和雪層后的相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于土壤濕度的電信號，而將透過植被層的背景輻射γ量子相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于雪中儲(chǔ)水量的電信號，同時(shí)，記錄器(7、11、15、22、26)聯(lián)成一個(gè)總記錄器(29)，該總記錄器的輸入端與非線性轉(zhuǎn)換器(28)的輸出端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的土壤濕度測量儀，其特征是，將相應(yīng)于宇宙輻射中子透過土壤和雪層后的相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于土壤濕度的電信號，並將相應(yīng)于土壤和植被層背景輻射γ量子相對強(qiáng)度的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)于雪中儲(chǔ)水量的電信號的非線性電信號轉(zhuǎn)換器(28)中包括下述部件一個(gè)第一存儲(chǔ)器(42)，它內(nèi)部存儲(chǔ)了透過土壤的宇宙輻射中子強(qiáng)度校準(zhǔn)關(guān)系，往存儲(chǔ)器(42)的輸入端輸入相應(yīng)于土壤背景輻射γ量子相對強(qiáng)度的電信號;一個(gè)第一乘法器(44)，它的一個(gè)輸入端與第一存儲(chǔ)器(42)的輸出端相連接，而向另一輸入端輸進(jìn)相應(yīng)于透過土壤的宇宙輻射中子相對強(qiáng)度的電信號;一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)了透過植被層的宇宙輻射中子強(qiáng)度與生物量之間校準(zhǔn)關(guān)系的第二存儲(chǔ)器(46)，往它的輸入端輸進(jìn)相應(yīng)于植被層背景γ量子相對強(qiáng)度的電信號;一個(gè)第二乘法器(48)，它的一個(gè)輸入端與第二存儲(chǔ)器(46)的輸出端相連接，而向另一個(gè)輸入端輸進(jìn)相應(yīng)于透過雪層的宇宙輻射中子相對強(qiáng)度的電信號;一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)了透過土壤的宇宙輻射中子相對強(qiáng)度與土壤濕度之間校準(zhǔn)關(guān)系的第三存儲(chǔ)器(50)，該校準(zhǔn)關(guān)系是對由于存在腐殖質(zhì)而造成的影響進(jìn)行的修正，存儲(chǔ)器(50)的輸入端與第一乘法器(44)的輸出端相連接;還有一個(gè)第四存儲(chǔ)器(51)，它內(nèi)部存儲(chǔ)了針對生物量修正過的、透過雪層的宇宙輻射中子強(qiáng)度與雪中儲(chǔ)水量之間的校準(zhǔn)關(guān)系，它的輸入端與第二乘法器(48)的輸出端連接。
全文摘要
土壤濕度和雪中儲(chǔ)水量測量儀包括一個(gè)透過土壤的宇宙輻射中子探測器1，一個(gè)放在地面上方的與探測器1的距離不大于熱中子在大氣中被吸收的射程的宇宙輻射中子探測器2和一個(gè)距離探測器1不超過γ量子在土壤中，被吸收的射程值的土壤背景γ量子探測器3。三個(gè)探測器1、2、3中的每一個(gè)都與相應(yīng)的串聯(lián)在一起的給定幅值脈沖檢測器4、8、12和脈沖計(jì)數(shù)器5、9、13電路相連接，其中脈沖計(jì)數(shù)器又與相應(yīng)的記錄器7、11、15電路相連接。
文檔編號G01N23/09GK1047735SQ89103760
公開日1990年12月12日 申請日期1989年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月31日
發(fā)明者弗拉基米爾·弗拉基米洛維奇·阿貝林采夫, 伊弗金尼·瓦西里維奇·克羅米茲, 弗拉基米爾·弗拉基米洛維奇·阿斯科莫夫, 弗拉基米爾·尼古拉維奇·賽沃斯蒂安諾夫, 施帕·大衛(wèi)多維奇·弗雷德曼 申請人:S·M·基洛夫哈薩克國立大學(xué)