一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，它包括探地雷達模塊、TDR測量模塊、定位模塊和顯示模塊，探地雷達模塊包括探地雷達天線（1）、雷達發射器（2）、探地雷達接收器（3）、探地雷達手柄（4）和土壤深度記錄與探針選擇計算模塊（6）；TDR測量模塊包括TDR主機（8）、可伸縮TDR手柄（16）、TDR探頭（9）和TDR探針（10）；定位模塊包括GPS接收機（12）和BDS接收機（13）；顯示模塊包括探底雷達顯示屏幕（21）和TDR主機顯示屏（36）。本發明專利技術將探地雷達探測土壤深度技術與TDR土壤水分探測技術完美結合，在保護TDR探針的同時提高了測量精度，有效解決了石漠化地區含巖石地塊的土壤水分測量問題。

TDR soil moisture measuring device suitable for rocky desertification area

TDR soil moisture measuring device of the invention discloses a method for rocky desertification area, which includes ground penetrating radar module, measurement module, TDR positioning module and display module, including the module of GPR GPR antenna radar transmitter (1), (2), ground penetrating radar receiver (3), ground penetrating radar handle (4) and soil depth records and probe selection calculation module (6); TDR measurement module includes TDR host (8), TDR (16) telescopic handle, TDR probe and TDR probe (9) (10); the positioning module includes a GPS receiver (12) and BDS receiver (13); the display module comprises a bottom radar display screen (21) and TDR (36) host screen. The invention of the GPR detection technology and TDR soil depth, soil moisture detection technology in the protection of the perfect combination of TDR probe and improve the measuring accuracy, effectively solves the problem of measuring soil moisture in rocky desertification area of rock block.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種土壤水分測量裝置，尤其是一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置。
技術介紹
傳統的土壤水分測定方法主要有烘干稱重法、射線法、核磁共振法(NMR)、分離示蹤劑法(PT)、遙感法(RS)、介電特性法等，很多都存在測量精度不夠或費用昂貴等問題。比如，烘干法在取樣時具破壞性，射線法操作復雜且儀器設備昂貴，存在輻射危害；分離示蹤劑法測得的結果往往低估了土壤水分含量；遙感法目前只適合區域尺度下土壤表層水分狀況的動態實時調查，不適合于田間尺度下深層土壤水分的監測。時域反射儀法(TDR)是目前土壤水分測量技術中實時性、準確性、快速性最高的，因此是最具發展潛力的一種測量方法，但是在石漠化地區，由于其地上地下二元結構，土壤與母巖間缺乏過渡層，土壤母質受水的物理與化學作用，造成土層淺薄、分布不連續、基巖出露等，土壤與基巖等復雜結構中存在較大的電磁性差異，經常造成TDR探針的彎折損壞，影響土壤水分的測量精度，存在儀器易被損壞、測量精度低、測量數據原位性差等特點，為了減少對儀器的損壞，需要首先獲取土壤深度或探知土壤中的巖石分布狀況，開挖法與扦插法是兩類傳統的土壤深度測量方式，不僅費時費力，而且對地塊復雜的石漠化地區脆弱的生態系統破壞性大，因此亟待找到一種無破壞性、快捷性、原位性的土壤深度探測方法。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于提供一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，克服傳統的TDR測量土壤水分時由于探針彎折損壞造成的測量精度低問題，延長儀器使用壽命，實現精準測量，充分解決當前石漠化地區含巖石地塊的土壤水分測量難題。為解決上述技術問題，本專利技術的技術方案如下：一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，包括探地雷達模塊、TDR測量模塊、定位模塊和顯示模塊，所述的探地雷達模塊包括探地雷達天線、探地雷達發射器、探地雷達接收器、探地雷達手柄、探地雷達電池盒、土壤深度記錄與探針選擇計算模塊、探地雷達數據端口、探底雷達控制鍵，土壤深度記錄與探針選擇計算模塊通過探地雷達數據端口和TDR與GPR數據傳輸電纜連接TDR主機；TDR測量模塊包括TDR主機、可伸縮TDR手柄、TDR探頭、TDR探針和TDR電池盒，在可伸縮TDR手柄的一端設有TDR讀取按鈕、另一端設有TDR開關機按鈕，TDR探針活動安裝在TDR探頭的底部，TDR探頭通過主機與探頭連接電纜連接TDR主機；定位模塊包括GPS接收機和BDS接收機，GPS接收機和BDS接收機分別通過GPS接收機數據傳輸電纜和BDS接收機數據傳輸電纜連接TDR主機；顯示模塊包括探底雷達顯示屏幕和TDR主機顯示屏。上述的適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，優選的，TDR主機是通過TDR固定螺絲固定安裝在TDR支撐梁上。前述的適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，優選的，在GPS接收機上設有GPS按鍵模塊、GPS顯示屏幕和GPS接收天線；在BDS接收機上設有BDS按鍵模塊、BDS顯示屏幕和BDS接收天線。前述的適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，顯示模塊還可以包括平板電腦，平板電腦通過平板電腦傳輸電纜連接TDR主機。前述的適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，具體來說，平板電腦是固定在平板電腦托盤上，平板電腦托盤固定安裝在可伸縮三腳架上，在可伸縮三腳架上設有可伸縮三腳架固定按鈕。本專利技術的有益效果：與現有技術相比，本專利技術針對石漠化地區土層與地貌特征，將探地雷達(GPR)探測土壤深度技術與TDR土壤水分探測技術完美結合，在保護TDR探針的同時提高了測量精度，既能保證保證測量精度，又能增加儀器使用壽命，克服了傳統TDR測量土壤水分時由于探針彎折損壞造成的測量精度低問題，有效保護了儀器探針，延長了儀器的使用壽命，實現了實時精準測量，而且操作簡便、高效實用、測量快捷簡便，能同時測量土壤深度和土壤水分，解決了石漠化地區含巖石地塊的土壤水分測量問題，為石漠化地區石漠化動態監測提供了有效數據。本專利技術具有以下特點：(1)解決了當前采用時域反射儀法(TDR)測量土壤水分時探針易被彎折損壞的問題，在石漠化地區利用探地雷達(GPR)探知土層內部結構、探知土層深度，在保護TDR探針的同時提高了測量精度，減少了測量誤差。(2)解決了傳統的TDR技術測量原位性差的問題，充分利用GPS與BDS(北斗衛星導航系統)定位，保證數據測量的精準，且在長期監測中也能夠保證原位性。(3)解決了將探地雷達、TDR與定位模塊完美結合問題，在實用的基礎上方便攜帶，能快速實時的測量不同深度的土壤含水量。(4)增加了基于BDS與GPS的雙星定位模塊，使空間定位精準可靠，并能根據定位數據實現長期監測。(5)增加了連接手持平板電腦功能，使數據能夠及時有效的上傳更新。(6)本專利技術專門針對石漠化地區土層淺薄，巖石或基巖裸露嚴重的特征，操作簡便，組裝與拆卸簡單，方便野外作業，適用于團隊作業。附圖說明圖1是本專利技術的正面結構示意圖；圖2是本專利技術的背面結構示意圖；圖3是本專利技術的探地雷達模塊俯視圖；圖4是本專利技術的探地雷達發射器和探地雷達接收器結構示意圖；圖5是本專利技術的GPS接收機結構示意圖；圖6是本專利技術的BDS接收機結構示意圖；圖7是本專利技術的可伸縮TDR手柄的一側結構示意圖；圖8是本專利技術的可伸縮TDR手柄的另一側結構示意圖；圖9本專利技術的TDR主機顯示屏結構示意圖；圖10是本專利技術的平板電腦結構示意圖。下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步的說明。具體實施方式實施例1：如圖1所示，包括探地雷達模塊、TDR測量模塊、定位模塊和顯示模塊。探地雷達模塊包括探地雷達天線1、探地雷達發射器2、探地雷達接收器3、探地雷達手柄4、探地雷達電池盒5、土壤深度記錄與探針選擇計算模塊6、探地雷達數據端口20、探底雷達控制鍵22，在探地雷達電池盒5內裝有一塊鋰電池，以增加野外蓄電電量，減輕儀器重量。土壤深度記錄與探針選擇計算模塊6通過探地雷達數據端口20和TDR與GPR數據傳輸電纜7連接TDR主機8。TDR測量模塊包括TDR主機8、可伸縮TDR手柄16、TDR探頭9、TDR探針10和TDR電池盒23，在TDR電池盒23內裝有4節AAA堿性電池，用于提供所需電力。TDR主機8通過TDR固定螺絲25固定安裝在TDR支撐梁26上，在可伸縮TDR手柄16的一端設有TDR讀取按鈕33、另一端設有TDR開關機按鈕34，TDR探針10活動安裝在TDR探頭9的底部，TDR探頭9通過主機與探頭連接電纜11連接TDR主機8；定位模塊包括GPS接收機12和BDS接收機13，在GPS接收機12上設有GPS按鍵模塊27、GPS顯示屏幕28和GPS接收天線29，在BDS接收機13上設有BDS按鍵模塊30、BDS顯示屏幕31和BDS接收天線32。GPS接收機12和BDS接收機13分別通過GPS接收機數據傳輸電纜14和BDS接收機數據傳輸電纜15連接TDR主機8；顯示模塊包括探底雷達顯示屏幕21、TDR主機顯示屏36和平板電腦17，平板電腦17通過平板電腦傳輸電纜19連接TDR主機8，平板電腦17固定在平板電腦托盤24上，平板電腦托盤24固定安裝在可伸縮三腳架18上，在可伸縮三腳架18上設有可伸縮三腳架固定按鈕35。測量時，按照以下步驟進行：步驟1)探地雷達探測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，包括探地雷達模塊、TDR測量模塊、定位模塊和顯示模塊，其特征在于：所述的探地雷達模塊包括探地雷達天線（1）、探地雷達發射器（2）、探地雷達接收器（3）、探地雷達手柄（4）、探地雷達電池盒（5）、土壤深度記錄與探針選擇計算模塊（6）、探地雷達數據端口（20）、探底雷達控制鍵（22），土壤深度記錄與探針選擇計算模塊（6）通過探地雷達數據端口（20）和TDR與GPR數據傳輸電纜（7）連接TDR主機（8）；TDR測量模塊包括TDR主機（8）、可伸縮TDR手柄（16）、TDR探頭（9）、TDR探針（10）和TDR電池盒（23），在可伸縮TDR手柄（16）的一端設有TDR讀取按鈕（33）、另一端設有TDR開關機按鈕（34），TDR探針（10）活動安裝在TDR探頭（9）的底部，TDR探頭（9）通過主機與探頭連接電纜（11）連接TDR主機（8）；定位模塊包括GPS接收機（12）和BDS接收機（13），GPS接收機（12）和BDS接收機（13）分別通過GPS接收機數據傳輸電纜（14）和BDS接收機數據傳輸電纜（15）連接TDR主機（8）；顯示模塊包括探底雷達顯示屏幕（21）和TDR主機顯示屏（36）。...

【技術特征摘要】
1.一種適用于石漠化地區的TDR土壤水分測量裝置，包括探地雷達模塊、TDR測量模塊、定位模塊和顯示模塊，其特征在于：所述的探地雷達模塊包括探地雷達天線（1）、探地雷達發射器（2）、探地雷達接收器（3）、探地雷達手柄（4）、探地雷達電池盒（5）、土壤深度記錄與探針選擇計算模塊（6）、探地雷達數據端口（20）、探底雷達控制鍵（22），土壤深度記錄與探針選擇計算模塊（6）通過探地雷達數據端口（20）和TDR與GPR數據傳輸電纜（7）連接TDR主機（8）；TDR測量模塊包括TDR主機（8）、可伸縮TDR手柄（16）、TDR探頭（9）、TDR探針（10）和TDR電池盒（23），在可伸縮TDR手柄（16）的一端設有TDR讀取按鈕（33）、另一端設有TDR開關機按鈕（34），TDR探針（10）活動安裝在TDR探頭（9）的底部，TDR探頭（9）通過主機與探頭連接電纜（11）連接TDR主機（8）；定位模塊包括GPS接收機（12）和BDS接收機（13），GPS接收機（12）和BDS接收機（13）分別通過GPS接收機數據傳輸電纜（14）和BDS接收機數據傳輸電纜（1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周忠發，王平，殷超，謝雅婷，陳全，
申請(專利權)人：貴州師范大學，
類型：發明
國別省市：貴州;52