th.2024.05.006]
点击复制

基于时域反射法的土壤水分系统设计(PDF)

《工业仪表与自动化装置》[ISSN:1000-0682/CN:61-1121/TH]

作者:: 苏振; 胡锦涛; 姚学召; 等; ( 1．中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室，河南郑州 450003；2．中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南郑州 450047)

Author(s):: SU Zhen; HU Jingtao; YAO Xuezhao; et al; ( 1．CMA ·Henan Key Laboratory ofAgrometeorological Support and Applied Technique，Henan Zhengzhou 450003，China；2．The 27 th Research Institute ofChina Electronics Technology Group Corporation， Henan Zhengzhou 450047，China )

Keywords:: time domain reflectometry; soil moisture content; dielectric constant

摘要:: 土壤水是植物生存和生长发育的基础物质之一，土壤水分的测量对于农业生产具有重要的指导意义。基于时域反射技术测量土壤水分精度高、适应性好等优点，设计了时域反射法测量原理的土壤水分系统。该系统采用 STM32F103RET6 作为控制器，控制电平进行发射脉冲和采样脉冲的产生和采样，通过对信号采样、处理得到探头在土壤中的传输时间，根据传输时间变化计算出土壤的介电常数和土壤体积含水量。结合样机分别对 3 种不同质地的土壤进行水分性能实验测试，系统测试的体积含水量与称重法测试的结果接近，测试误差小于 2．5％。

Abstract:: Soil water is one of the basic substances for plant survival and growth. Soil water measurement has important guiding significance for agricultural production. Based on the advantages of high precision and good adaptability of time domain reflectometry to measure soil water, a soil water system based on time domain reflectometry was designed. The system uses STM32F103RET6 as the controller to control the level to generate and sample the emission pulse and sampling pulse. The transmission time of the probe in the soil is obtained by sampling and processing the signal, and the dielectric constant of the soil and the volume water content of the soil are calculated according to the change of the transmission time. Combined with the prototype, the water properties of three kinds of soil with different textures were tested. The volume water content tested by the system was close to the test result of the weighing method, and the test error was less than 2.5%.

[1] 谢鹏宇，刘泽鑫.土壤水分测量原理与技术方法研究[J].现代农业科技，2020（23）：166-168.

[2] 张华鑫.土壤水分监测系统的研究[D].长春：长春理工大学，2021.

[3] 张颖.基于介电常数的土壤水分测量系统设计[D].南京：南京信息工程大学，2022.

[4] 嵇海祥，胡春杰，杨溯，等.基于土壤介电常数推算土壤墒情的仪器测量技术研究[C]//中国水利学会.2022中国水利学术大会论文集（第五分册）.黄河水利出版社，2022：5.

[5] 胡建东，李林泽，ABDULRAHEEM MukhtarIderawumi，等.介电特性土壤水分测定方法研究进展[J].河南农业大学学报，2021，55（04）：603-611+638.

[6] 张想奎.基于介电常数与电导率的土壤盐分检测系统设计[D].兰州：西北师范大学，2023.

[7] 徐玲玲，高彩虹，王佳铭，等.时域反射仪（TDR）测定土壤含水量标定曲线评价与方案推荐[J].冰川冻土，2020，42（01）：265-275.

[8] 李晓斌.基于时域反射技术的土壤剖面分布式含水量测量研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2023.

[9] 邓超，舒扬，姚俊，等.TDR土壤墒情传感器在贵州铜仁地区的应用初探[J].安徽农学通报，2020，26（22）：123-124+197.

[10] 曹子聪，徐海峰.TDR土壤水分在线监测仪器在南京地区应用研究[J].农业与技术，2022，42（20）：29-31.

[11] 郑涵，王海峰.土壤水分计量技术的研究进展[J].计量科学与技术，2022，66（11）：31-36+40.

备注/Memo:: 收稿日期：2024-04-15基金项目：中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室开放研究基金资助(AMF202305)第一作者：苏振(1989 — )，男，河南郑州人，本科，工程师，研究方向为设备自动化。E －mail：626422378＠ qq．com通信作者：陈海波(1981 — )，硕士研究生，高级工程师，研究方向为农业气象自动化观测。E －mail：626422378＠ qq．com

更新日期/Last Update: 1900-01-01