節(jié)水灌溉中土壤濕度傳感器的應(yīng)用

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1、第37卷第1期東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報37(1):135~1372006年2月JournalofNortheastAgriculturalUniversityFebruary2006文章編號1005-9369(2006)01-0135-03節(jié)水灌溉中土壤濕度傳感器的應(yīng)用1,21*1遲天陽,楊方,果莉(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院,黑龍江哈爾濱150030;2.佳木斯大學(xué)信息電子技術(shù)學(xué)院,黑龍江佳木斯154007)摘要:文章介紹了在節(jié)水灌溉中土壤濕度傳感器的應(yīng)用,對目前市場和科研中主要應(yīng)用的傳感器進(jìn)行了分析,同時介紹了非精確濕度控制的傳感器電路和節(jié)水灌溉的硬件控制電路。關(guān)鍵詞

2、:節(jié)水灌溉;土壤濕度傳感器;硬件控制電路中圖分類號:S274.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A現(xiàn)在全球水資源緊張,我國很多地方也出現(xiàn)了中最為活躍的部分,需要實時監(jiān)測,這就極大地限農(nóng)田用水緊張、生活用水缺乏等情況。對此,各個制了中子法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用,這種方法在發(fā)達(dá)國領(lǐng)域的專家學(xué)者紛紛涉足于節(jié)水灌溉這個領(lǐng)域,以家已被禁止使用。期緩解水緊張的局面。在節(jié)水灌溉系統(tǒng)中,土壤濕1.2張力計式土壤水分傳感器度傳感器的使用是該系統(tǒng)能否達(dá)到節(jié)水目的的關(guān)張力計式土壤水分傳感器是一種廣泛成功地用鍵,所以土壤濕度傳感器的選擇就成為節(jié)水灌溉系于某些土壤水分測量的傳感器。統(tǒng)的首要問題。這種儀表有個多孔瓷

3、頭,它通過充水的管子與真空表連接,該裝置插入土壤的鉆孔中,多孔瓷頭1土壤濕度傳感器的常用類型與土壤緊密帖合,真空表設(shè)在地面之上。目前市場上主要測量土壤濕度方法有中子衰減用張力計來測量土壤含水量有很大的發(fā)展,法、張力計測濕法、介電法速測法。它的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)及原理都比較簡單,可以在線實1.1中子衰減法測量土壤含水量時測量,而且可以確定水在土壤內(nèi)的流動方向和滲高速運動的快中子與物質(zhì)作用能改變方向和產(chǎn)透深度,但它的缺點也很突出。生能量損失,變成慢中子,形成衰減,由于被測物它的測量范圍很大程度上受土質(zhì)的影響。對于中含水量不同產(chǎn)生的衰減亦不同,主要原因是水中粘土來說,由于其

4、通氣性好,所以,即便是土壤水含有氫原子,而中子對氫原子作用的損失遠(yuǎn)大于對分負(fù)壓低于0.8Pa時,也可以用張力計來測量土壤其他原子作用的損失,這樣可以通過測定慢中子來的含水量。測定土壤含水量,也就是通過衰減程度的大小來確該方法所測量的是土壤水的吸力,需要依據(jù)土定被測物質(zhì)中含水量的多少,中子土壤水分測試儀壤水分特征曲線來換算成土壤含水量,由于土壤水就是根據(jù)這一原理設(shè)計而成。分能量關(guān)系非常復(fù)雜,呈非線性,且容易受到許多這個方法的優(yōu)點在于快速準(zhǔn)確,但重要的是這土壤理化特性的影響,即使對同一塊田,這一關(guān)系種方法如果屏蔽不好,易造成射線泄漏,以致污染也十分復(fù)雜,使得用張力推

5、求土壤含水量時極為困環(huán)境,危害人體健康,特別難以測量淺層土壤含水難,不方便,帶來較大誤差。量,而淺層土壤含水量與作物生長關(guān)系密切,明顯該方法存在滯后和回環(huán),影響其測量速度。由隨灌溉、降雨、蒸發(fā)等的變化而變化,是土壤水分于以上缺陷的存在極大地限制了該方法的推廣應(yīng)用。收稿日期:2004-09-151.3介電法速測土壤含水量作者簡介:遲天陽(1975-),女,黑龍江人,碩士研究生,研利用土壤的介電特性來測量土壤含水量是一種究方向為智能檢測與控制。*通訊作者行之有效的、快速的、簡便的、可靠方法。對一定·136·東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報第37卷幾何結(jié)構(gòu)的電容式水分傳感器,其電容量

6、與兩極間可測的物料品種多,而且響應(yīng)速度也較快,可應(yīng)用[1]被測物料的介電常數(shù)有正比關(guān)系。由于水的介電常于在線監(jiān)測實現(xiàn)自動化。數(shù)比一般物料的介電常數(shù)要大得多,所以當(dāng)土壤中利用該方法測量濕度的應(yīng)用很多,多為探針的水分增加時,其介電常數(shù)相應(yīng)增大,測量時水分式。目前市場上該類傳感器價格較高,使整個系統(tǒng)傳感器給出的電容值也隨之上升,根據(jù)傳感器的電的性價比降低。一種自制傳感器是將土壤濕度保持容量與土壤水分之間的對應(yīng)關(guān)系可測出土壤的水在一定的濕度范圍,其非精確檢測土壤濕度電路見分。電容式水分傳感器的特點是精度高、量程寬、圖1。圖1非精確檢測土壤濕度電路Fig.1Non-pre

7、cisedetectsoilhumiditycircuit其工作原理為:該探測器由濕度檢測電路和聲土壤探頭現(xiàn)場調(diào)試過程為:報警電路等部分組成。如圖1,RP1為濕度下限預(yù)①將RP1的滑動觸點調(diào)至最上端,RP2的滑置點,RP2為濕度上限預(yù)置點。當(dāng)土壤中的濕度處動觸點調(diào)至最下端,使red,green都熄滅;②進(jìn)行在預(yù)置的上下限濕度之間時,由于探頭a、b間的土壤濕度調(diào)試,取兩盆適合溫室育苗的土樣,一盆土壤電阻值在規(guī)定范圍內(nèi),C點的電位低于RP1為上限濕度(即適合溫室育苗的最大土壤濕度),一的滑動端電位(比較器同相輸入端),故比較器I輸盆為下限濕度(即適合溫室育苗的最低土

8、壤濕度)。出高電平,re