便携式土壤水分温度速测仪的研制

    作物对于水分的需求量是有一定的规律的，只有遵循这一的规律有计划的引、蓄、配、灌,合理组织用水,以控制、调节土壤水分来满足作物的需水要求才能有利于作物的生长，促进农业的发展。为此,需要及时地掌握作物的需水规律,各发育期的需水量和适宜的土壤含水量,而这些最根本的是土壤的含水量。土壤含水量的测定方法,从传统的烘干法,到电测法,直至应用现代的核技术手段等,共有几十种。现如今很大一部分单位选用的是我们研发的便携式土壤水分温度速测仪。　
    便携式土壤水分温度速测仪是采用电容法测量土壤含水量。如果在平行板电容器中,放入含有一定水分的土壤,土壤中空气的介电常数大体上为,土壤固相的介电常数随着土壤成分的变动在2一10之间,而土壤水分的介电常数可达到81,因此,混合物的介电常数的变化,代表了土壤水分含量的变化,即传感器电容的变化,取决于土壤含水量的变化。土壤的含水量0可以根据公式C一f(的中的电容C加以测量。其传感器的设计如图1所示。根据计算,两极之间的电场可深入到土壤的深度为2一3倍两电极的间隙。温度传感器安装在传感器锥体部分下部,且与传感器紧密接触,以保持良好的导热性能。各个引线由电缆引出。　　
    由于传感器的输出电压与土壤含水量之间不呈线性关系,经过大量实测数据(用烘干法),用最小二乘法,得到传感器及变换电路的输出电压V与土壤含水量0之间的函数关系为:0=3.50e,·‘9日V(l)由此可见,线性化的实现,直接影响仪表的性能及精度。线性化的实现是借助于半导体存贮器EPRoM的存贮功能,对非线性曲线列表存贮,且利用全硬性电路,查找到与传感器的输出相对应的准确测量数据。　　
    便携式土壤水分温度速测仪具体做法,是把传感器的输出电压,通过A/D芯片转换成数码作为地址,而把对应的土壤含水量的数据作为数据输入,写入与地址相应的存贮单元中。传感器及变换电路的输出电压V与A/D的输出数码一一对应,而A/D的输出数码又作为E-PROMJ勺地址,这样,有一个电压V就有一个地址,从而在存贮器的相应单元中找到已存贮的实际测量数据。实现线性化的实用电路有多种形式,采用的A/D芯片和EPRoM的规格也各有不同,根据大田土壤快速测量的要求,从实用角度考虑,仪器设计平均误差为士0.5%就足够了。因此便携式土壤水分温度速测仪,可以大大简化电路和降低成本。