一種土壤物理多參數(shù)傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及土壤物理參數(shù)采集傳感器的設計和應用技術領域，具體來說，涉及一種土壤物理多參數(shù)傳感器。
【背景技術】
[0002]長期以來，為了測量土壤的不同物理參數(shù)，人們使用了很多設備和技術。這些技術只能對一種或兩種土壤物理參數(shù)進行測量，如果對同一點土壤進行多種物理參數(shù)信息分析時就遇到了困難，因為任何一個物理參數(shù)的先行測量都會擾動該點土壤而造成后行數(shù)據(jù)測量條件的干擾。若在該點附近測量又無法進行嚴格的數(shù)據(jù)比較，因此給土壤物理參數(shù)測量帶來困難，而一些測量技術采用土壤采樣后的實驗室方法進行，土壤采樣不但會擾動土壤，而且無法實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的現(xiàn)場化和自動化；同時，現(xiàn)有的土壤物理參數(shù)檢測傳感器都采用直流電源或電池供電，這就需要為每個傳感器布置電源線或定期更換電池，建設成本及維護成本很大。
[0003]針對上述相關技術中所述的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
【實用新型內容】
[0004]針對相關技術中上述的問題，本實用新型提出土壤物理多參數(shù)傳感器，能夠利用太陽能供電，對同一被測點的土壤含水量、熱容量、導熱率、蒸發(fā)量、土壤水飽和度等重要物理參數(shù)進行同時測量，同時對檢測結果進行無線傳輸，工作穩(wěn)定、可靠，測量精度高，數(shù)據(jù)傳輸效率高，不需要定期更換電池。
[0005]為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型的技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0006]一種土壤物理多參數(shù)傳感器，包括傳感器保護殼，所述傳感器保護殼內設置有數(shù)據(jù)采集控制裝置及連接在所述數(shù)據(jù)采集控制裝置上的傳感器，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括太陽能電池，所述太陽能電池上連接有充放電管理電路，所述充放電管理電路上分別連接有鋰電池與單片機，所述單片機上連接有ZIgbee無線收發(fā)裝置，所述傳感器包括與所述單片機相連的探頭電路，所述探頭電路上連接有PCB板，所述PCB板上設置有中間不銹鋼管和若干周邊不銹鋼管，其中，所述PCB板與所述中間不銹鋼管之間設置有環(huán)氧樹脂墊片，并且，所述中間不銹鋼管中嵌有熱電偶和電熱絲，所述周邊不銹鋼管內均嵌有熱電偶。
[0007]進一步的，所述傳感器保護殼為圓柱體。
[0008]進一步的，所述的周邊不銹鋼管的根數(shù)為三根。
[0009]進一步的，所述中間不銹鋼管的半徑為0.8mm，所述周邊不銹鋼管的半徑為
0.7mm，并且，所述周邊不銹鋼管均勻布置在以所述中間不銹鋼管為圓心的半徑為7mm的圓上。
[0010]進一步的，所述電熱絲填充所述中間不銹鋼管整個長度，所述熱電偶末端設置在所述中間不銹鋼管和所述周邊不銹鋼管的中間位置。
[0011]本實用新型的有益效果:
[0012]1、能夠對同一被測點的土壤含水量、熱容量、導熱率、蒸發(fā)量、土壤水飽和度等重要物理參數(shù)進行同時測量，同時，由于采用彌散頻率法進行土壤含水量測量，能有效的減少因土壤溫度、含鹽量等因素造成的土壤含水量測量干擾，拓寬了傳感器的使用范圍，提高了土壤含水量的測量精度；
[0013]2、傳感器頭使用特殊設計的PCB板，有效解決了探頭電路與探針的連接匹配，減少了微波反射值，提高了測量精度，同時還利于傳感器的維修和探針更換；
[0014]3、整合了短距離無線通信技術、太陽能電池及充放電管理等技術，能實現(xiàn)檢測結果無線傳輸，因此可節(jié)省大量的通訊電纜，也不需要定期更換電池，可大大節(jié)約成本，具有較廣闊的應用前景。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是根據(jù)本實用新型實施例所述的土壤物理多參數(shù)傳感器的結構示意圖。
[0017]圖中:
[0018]1、傳感器保護殼；2、數(shù)據(jù)采集控制裝置；3、傳感器；4、太陽能電池；5、充放電管理電路；6、鋰電池；7、單片機；8、ZIgbee無線收發(fā)裝置;9、探頭電路;10、PCB板;11、中間不銹鋼管；12、周邊不銹鋼管；13、環(huán)氧樹脂墊片；14、熱電偶；15、電熱絲。
【具體實施方式】
[0019]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0020]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的實施例所述的一種土壤物理多參數(shù)傳感器，包括傳感器保護殼I，所述傳感器保護殼I內設置有數(shù)據(jù)采集控制裝置2及連接在所述數(shù)據(jù)采集控制裝置2上的傳感器3，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置2包括太陽能電池4，所述太陽能電池4上連接有充放電管理電路5，所述充放電管理電路5上分別連接有鋰電池6與單片機7，所述單片機7上連接有ZIgbee無線收發(fā)裝置8，所述傳感器3包括與所述單片機7相連的探頭電路9，所述探頭電路9上連接有PCB板10，所述PCB板10上設置有中間不銹鋼管11和若干周邊不銹鋼管12，其中，所述PCB板10與所述中間不銹鋼管11之間設置有環(huán)氧樹脂墊片13，并且，所述中間不銹鋼管11中嵌有熱電偶14和電熱絲15，所述周邊不銹鋼管12內均嵌有熱電偶14。
[0021]在一個實施例中，所述傳感器保護殼I為圓柱體。
[0022]在一個實施例中，所述的周邊不銹鋼管12的根數(shù)為三根。
[0023]在一個實施例中，所述中間不銹鋼管11的半徑為0.8mm，所述周邊不銹鋼管12的半徑為0.7mm，并且，所述周邊不銹鋼管12均勻布置在以所述中間不銹鋼管11為圓心的半徑為7mm的圓上。
[0024]在一個實施例中，所述電熱絲15填充所述中間不銹鋼管11整個長度，所述熱電偶14末端設置在所述中間不銹鋼管11和所述周邊不銹鋼管12的中間位置。
[0025]為了方便理解本實用新型的上述技術方案，以下通過具體使用方式上對本實用新型的上述技術方案進行詳細說明。
[0026]在具體使用時，電熱絲使用熱源恒流源供電，整個系統(tǒng)使用系統(tǒng)穩(wěn)壓源供電。用環(huán)氧樹脂墊片13將中間不銹鋼管11與PCB板10進行絕緣，并起到固定中間不銹鋼管11的作用。通過探頭電路9產(chǎn)生掃頻頻率，探頭電路9測量出傳感器3與土壤所形成的試樣的彌散頻率，由彌散頻率計算土壤含水量。彌散頻率僅和土壤含水量有關，土壤含鹽量和溫度對土壤含水量測量影響很小，有效解決了使用固定頻率的傳感器在水分測量時其測量范圍小，低濕度土壤測量精度差等缺點。通過電熱絲15和熱電偶14組成土熱參數(shù)測量部分，由此測量出土壤溫度的變化情況，并以此進行熱容量、導熱率和水分蒸發(fā)量值的自動計算，由土壤熱容量和含水量還可推算土壤容重，并以此得出通氣孔度和土壤飽和度等值，以此實現(xiàn)了土壤物理重要參數(shù)中土壤溫度、體積含水量、土壤介電常數(shù)、熱容量、導熱率、蒸發(fā)量、土壤水飽和度、土壤孔隙率的“同點”、多參數(shù)、現(xiàn)場化、自動化測量。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種土壤物理多參數(shù)傳感器，包括傳感器保護殼(I )，其特征在于，所述傳感器保護殼(I)內設置有數(shù)據(jù)采集控制裝置(2)及連接在所述數(shù)據(jù)采集控制裝置(2)上的傳感器(3 )，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置(2 )包括太陽能電池(4 )，所述太陽能電池(4 )上連接有充放電管理電路(5)，所述充放電管理電路(5)上分別連接有鋰電池(6)與單片機(7)，所述單片機(7)上連接有ZIgbee無線收發(fā)裝置(8)，所述傳感器(3)包括與所述單片機(7)相連的探頭電路(9)，所述探頭電路(9)上連接有PCB板(10)，所述PCB板(10)上設置有中間不銹鋼管(11)和若干周邊不銹鋼管(12)，其中，所述PCB板(10)與所述中間不銹鋼管(11)之間設置有環(huán)氧樹脂墊片(13)，并且，所述中間不銹鋼管(11)中嵌有熱電偶(14)和電熱絲(15)，所述周邊不銹鋼管(12)內均嵌有熱電偶(14)。2.根據(jù)權利要求1所述的土壤物理多參數(shù)傳感器，其特征在于，所述傳感器保護殼(I)為圓柱體。3.根據(jù)權利要求1所述的土壤物理多參數(shù)傳感器，其特征在于，所述的周邊不銹鋼管(12)的根數(shù)為三根。4.根據(jù)權利要求3所述的土壤物理多參數(shù)傳感器，其特征在于，所述中間不銹鋼管(11)的半徑為0.8mm，所述周邊不銹鋼管(12)的半徑為0.7mm，并且，所述周邊不銹鋼管(12)均勻布置在以所述中間不銹鋼管(11)為圓心的半徑為7mm的圓上。5.根據(jù)權利要求4所述的土壤物理多參數(shù)傳感器，其特征在于，所述電熱絲(15)填充所述中間不銹鋼管(11)整個長度，所述熱電偶(14)末端設置在所述中間不銹鋼管(11)和所述周邊不銹鋼管(12)的中間位置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種土壤物理多參數(shù)傳感器，包括傳感器保護殼，所述傳感器保護殼內設置有數(shù)據(jù)采集控制裝置及連接在所述數(shù)據(jù)采集控制裝置上的傳感器，所述數(shù)據(jù)采集控制裝置包括太陽能電池，所述太陽能電池上連接有充放電管理電路，所述充放電管理電路上分別連接有鋰電池與單片機，所述單片機上連接有ZIgbee無線收發(fā)裝置，所述傳感器包括與所述單片機相連的探頭電路，所述探頭電路上連接有PCB？板，PCB？板上設置有中間不銹鋼管和若干周邊不銹鋼管。本實用新型的有益效果：能夠對同一被測點的土壤含水量、熱容量、導熱率、蒸發(fā)量、土壤水飽和度等重要物理參數(shù)進行同時測量，測量精度高，數(shù)據(jù)傳輸速度快，使用維護方便，成本低，具有較廣闊的應用前景。
【IPC分類】H04L29/06, G08C17/02, G01N33/24
【公開號】CN204903528
【申請?zhí)枴緾N201520247429
【發(fā)明人】于洪軍, 陳廣泉, 付騰飛, 劉文全
【申請人】國家海洋局第一海洋研究所
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年4月21日