電磁波土壤水分速測儀制造技術

電磁波土壤水分速測儀，根據電介質物理學原理：土壤的復介電常數不但和它們的體積比及土壤的化學成份有關，而且還與它們的電導率以及體積分布均勻成度有關，因此測出土壤的電導率，測出土壤三個頻率的復介電常數，即可得出土壤的含水率。實用新型專利技術的控制電路包括電源電路、開關電路、振蕩電路、頻壓變換器、放大器組、轉換器、ＣＰＵ系統、液晶顯示器、探頭。本實用新型專利技術具有簡便、自動、快速等ＴＤＲ儀器所具備的優點，同時測量精度高，可達正負３個水分，適用范圍廣，造價低廉，適于推廣。（*該技術在2009年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
?電磁波土壤水分速測儀本技術涉及測量工具，確切的說是一種電磁波土壤水分速測儀。目前時域反射儀(TDR)是一種新型的土壤水分測試儀器，它具有使用簡便，測定速度較快，無放射性和適用于長期定位觀測、自動、連續監測等優點；但對于不同種土壤測量的準確率差異較大，正負達6.2個水分，只適用于在電導率低的粗質、輕質土壤應用，不適用于有機質土壤和重粘土，且該儀器售價昂貴，難以推廣。就目前土壤水分測量儀的新穎性檢索，再未發現更精密和先進的儀器。本技術的專利技術目的在于提供一種測量精度高、適用范圍廣、造價低的電磁波土壤水分速測儀。本技術的技術方案是這樣實現的：電磁波土壤水分速測儀的結構包括殼體、液晶顯示器、按鈕、開關、三角架、探頭、電路板；其電路板上控制電路包括：電源電路、開關電路、振蕩電路、頻壓變換器f/v、放大器組、轉換器A/D、CPU系統、液晶顯示器、探頭；電源電路由三個三端塊12、13、14組成，電源的負極與三端塊12、13的片角1相連，電源的正極分別與三端塊12的片角2及三端塊14的片角2相聯，結點a’作為電壓V1的輸出端口，三端塊12的片角3及三端塊13和三端塊14的片角2相聯并接地，三端塊13的片角3作為電壓V2的輸出端口b’，三端塊14的片角2作為電壓V3的輸出端口c’；振蕩電路由振蕩器MC1648、線圈L、變容-->二極管D1、D2、電容C1、C2、模擬開關CC4051組成，振蕩器MC1648的片角1、14與端口c’相聯，線圈L和負極對接的變容二極管D1、D2并聯后接到振蕩器MC1648的片角12及10上，振蕩器1648的片角12、10還分別通過變容二極管D1、D2與探頭J1及J2相聯，模擬開關CC4051的片角3與對接變容二極管D1及D2的負極相聯，電阻R1、R2及R3串聯起來一端接地，且與模擬開關CC4051的片角6、7、8、13相聯，另一端接模擬開關CC4051的片角16且與端口c’相聯，電阻R1與R2的接點接在模擬開關CC4051的片角4上，電阻R2與R3的接點聯在模擬開關CC4051的片角2上。振蕩器MC1648的片角3與頻壓變換器f/v的信號輸入端相接，開關電路包括：模擬開關CC4066、電阻Ro與電容Co，模擬開關CC4066的片角14及1接端口c’，片角2接探頭J1，片角3接探頭J2，電阻Ro與電容Co并聯起來一個端點接地，另一端點與模擬開關CC4066的片角4相接。放大器組是由兩個直流放大器β1、β2組成，直流放大器β1的輸入端與頻壓變換器f/v的輸出端相接，而其輸出端接入模數轉換器A/D中，直流放大器β2的輸入端與模擬開關CC4066的片角4相接，輸出端接入模數轉換器A/D中。CPU系統其輸出端口1/0的八個片角分別接模數轉換A/D的三個控制片角，接模擬開關CC4066的片角13和5，接模擬開關CC4051的片角9、10、11，CPU的端口1/0還有二個片角分別通過開關K1、K2接端口c’，CPU的端口1/0還接液晶顯示器P。本技術是根據電介質物理學原理，土壤的復介電常數不但和它們的體積比及土壤的化學成份有關，而且還與它們的電導率以及體積分布均勻程度有關。因此測出土壤的電導率，測出土壤三個頻率的復介電常數，即可得出土壤的含水率。首先測土壤復介電常數，儀器通電后，振蕩器MC1648開始振-->蕩，當按下儀器的二個工作按鈕后，即開關K1、K2接通，CPU系統的1/0口線首先給模擬開關CC4051的片角9、11加上電壓，此時模擬開關CC4051的片角6的通道接通，并從片角3輸出一個與片角6上所加電壓成正比的直流電壓，此電壓加在反接著的變容二極管D1、D2上，由于所加電壓為零，故變容二極管D1、D2結點電容最大，振蕩器MC1648的振蕩頻率最低；相隔約1秒鐘CPU系統的1/0口線給模擬開關CC4051的片角10、11加上電壓，此時模擬開關CC4051的片角3輸出一個與片角2上所加電壓成正比的電壓，此電壓使振蕩器MC1648的振蕩頻率較前者提高約1兆；再相隔約1秒鐘，CPU系統的1/0口線給模擬開關CC4051的片角9、10、11都加上電壓，此時片角3所輸出電壓與片角4上的電壓成正比，振蕩器MC1648的振蕩頻率又提高約1兆；振蕩器MC1648的上述三個不同頻率的信號分時送入煩壓變換器F/V的輸入端，頻壓變換器F/V將分時輸出三個直流電壓。由于探頭J1、J2是接在振蕩器MC1648的選頻網絡里的，因此兩個探頭間的土壤復介電常數將改變振蕩器MC1648的振蕩頻率，使其輸出的三個頻率的信號的頻率都隨土壤的復介電常數而改變。頻壓變換器F/V輸出的直流電壓再經放大器β1放大后送到模數轉換器A/D上，將模擬量轉換成的數字量送到CPU系統的數據總線上，最后將數據送到液晶顯示屏P顯示出來。第二步測土壤電導率，測完土壤復介電常數后，CPU系統的1/0口線又給模擬開關CC4066的片角5、13同時加上電壓，片角1與2、3與4之間的通道同時接通，這樣端口c’的將電壓通過電阻R加在探頭J1、J2上(即加在土壤上)，電阻Ro是一個分壓電阻，其分解的電壓與土壤電導率成反比，將其分解的電壓送到放大器β2上，放大后再送給模數轉換器A/D進行模數轉換，轉換后的此數字量送到CPU系統的數據總線上，再送給液晶顯示器P顯示出來。-->最后顯示器P顯示出土壤含水量。本技術具有簡便、自動、快速等TDR儀器所具備的優點，同時測量精度高，可達正負3個水分，適用范圍廣，造價低廉，適于推廣。圖1為電磁波土壤水分速測儀的結構示意圖；1為殼體，2為液晶顯示器，3為按鈕，4為開關，5為三角架，6為探頭，7為電路板；圖2為電磁波土壤水分速測儀的電路框圖；圖3為電磁波土壤水分速測儀的電源電路的電路圖；圖4為電磁波土壤水分速測儀的電路圖。下面結合附圖詳細說明本技術的實施例。如圖1所示，電磁波土壤水分速測儀的結構包括殼體1、液晶顯示器2、按鈕3、開關4、三角架5、探頭6、電路板7。如圖2所示，其電路板7上控制電路包括：電源電路8、開關電路9、振蕩電路10、頻壓變換器f/v、放大器組11、模數轉換器A/D、CPU系統、液晶顯示器P、探頭；如圖3所示，電源電路8由三個三端塊12、13、14組成，電源的負極與三端塊12、13的片角1相連，電源的正極分別與三端塊12的片角2及三端塊14的片角2相聯，結點a’作為電壓V1的輸出端口，三端塊12的片角3及三端塊13和三端塊14的片角2相聯并接地，三端塊13的片角3作為電壓V2的輸出端口b’，三端塊14的片角2作為電壓V3的輸出端口c’。如圖4所示，振蕩電路10由振蕩器MC1648、線圈L、變容二極管D1、D2、電容C1、C2、模擬開關CC4051組成，振蕩器MC1648的片角1、14與端口c’相聯，線圈L和負極對接的變容二極管D1、D2并聯后接到振蕩器MC1648的片角12及10上，振蕩器1648的片角12、-->10還分別通過變容二極管D1、D2與探頭J1及J2相聯，模擬開關CC4051的片角3與對接變容二極管D1及D2的負極相聯，電阻R1、R2及R3串聯起來一端接地，且與模擬開關CC4051的片角6、7、8、13相聯，另一端接模擬開關CC本文檔來自技高網...

【技術保護點】
電磁波土壤水分速測儀，結構包括殼體（１）、液晶顯示器（２）、按鈕（３）、開關（４）、三角架（５）、探頭（６）、電路板（７）；其特征在于：電路板（７）上的控制電路包括：電源電路（８）、開關電路（９）、振蕩電路（１０）、頻壓變換器ｆ／ｖ、放大器組（１１）、模數轉換器Ａ／Ｄ、ＣＰＵ系統、液晶顯示器Ｐ、探頭；電源電路（８）由三個三端塊（１２）、（１３）、（１４）組成，電源的負極與三端塊（１２）、（１３）的片角１相連，電源的正極分別與三端塊（１２）的片角２及三端塊（１４）的片角２相 聯，結點ａ’作為電壓Ｖ１的輸出端口，三端塊（１２）的片角３及三端塊（１３）和三端塊（１４）的片角２相聯并接地，三端塊（１３）的片角３作為電壓Ｖ２的輸出端口ｂ’，三端塊（１４）的片角２作為電壓Ｖ３的輸出端口ｃ’；振蕩電路（１０）由振蕩器Ｍ Ｃ１６４８、線圈Ｌ、變容二極管Ｄ１、Ｄ２、電容Ｃ１、Ｃ２、模擬開關ＣＣ４０５１組成，振蕩器ＭＣ１６４８的片角１、１４與端口ｃ’相聯，線圈Ｌ和負極對接的變容二極管Ｄ１、Ｄ２并聯后接到振蕩器ＭＣ１６４８的片角１２及１０上，振蕩器１６４８的片角１２、１０還分別通過變容二極管Ｄ１、Ｄ２與探頭Ｊ１及Ｊ２相聯，模擬開關ＣＣ４０５１的片角３與對接變容二極管Ｄ１及Ｄ２的負極相聯，電阻Ｒ１、Ｒ２及Ｒ３串聯起來一端接地，且與模擬開關ＣＣ４０５１的片角６、７、８、１３相聯，另一端接模擬開關ＣＣ４０５１的片角１６且與端口ｃ’相聯，電阻Ｒ１與Ｒ２的接點接在模擬開關ＣＣ４０５１的片角４上，電阻Ｒ２與Ｒ３的接點聯在模擬開關ＣＣ４０５１的片角２上；振蕩器ＭＣ１６４８的片角３與頻壓變換器ｆ／ｖ的信號輸入端相接；開關電路（９）包括：模擬開關Ｃ Ｃ４０６６、電阻Ｒ與電容Ｃ，模擬開關ＣＣ４０６６的片角１４及１接端口ｃ’，片角２接探頭Ｊ１，片角３接探頭Ｊ２，電阻Ｒ↓［０］與電容Ｃ↓［０］并聯起來一個端點接地，另一端點與模擬開關ＣＣ４０６６的片角４相接；放大器組（１１）是由兩個直流放 大器β↓［１］、β↓［２］組成，直流放大器β↓［１］的輸入端與頻壓變換器ｆ／ｖ的輸出端相接，而其輸出端接入模數轉換器Ａ／Ｄ中，直流放大器β↓［２］的輸入端與模擬開關ＣＣ４０６６的片角４相接，輸出端接入模數轉換器Ａ／Ｄ中；ＣＰＵ系統其輸出 端口Ｉ／Ｏ的八個片角分別接模數轉換Ａ／Ｄ的三個控制片角，接模擬開關ＣＣ４０６６的片角１３和５，接模擬開關ＣＣ４０５１的片角９、...

【技術特征摘要】
1、電磁波土壤水分速測儀，結構包括殼體(1)、液晶顯示器(2)、按鈕(3)、開關(4)、三角架(5)、探頭(6)、電路板(7)；其特征在于：電路板(7)上的控制電路包括：電源電路(8)、開關電路(9)、振蕩電路(10)、頻壓變換器f/v、放大器組(11)、模數轉換器A/D、CPU系統、液晶顯示器P、探頭；電源電路(8)由三個三端塊(12)、(13)、(14)組成，電源的負極與三端塊(12)、(13)的片角1相連，電源的正極分別與三端塊(12)的片角2及三端塊(14)的片角2相聯，結點a’作為電壓V1的輸出端口，三端塊(12)的片角3及三端塊(13)和三端塊(14)的片角2相聯并接地，三端塊(13)的片角3作為電壓V2的輸出端口b’，三端塊(14)的片角2作為電壓V3的輸出端口c’；振蕩電路(10)由振蕩器MC1648、線圈L、變容二極管D1、D2、電容C1、C2、模擬開關CC4051組成，振蕩器MC1648的片角1、14與端口c’相聯，線圈L和負極對接的變容二極管D1、D2并聯后接到振蕩器MC1648的片角12及10上，振蕩器1648的片角12、10還分別通過變容二極管D1、D2與探頭J1及J2相聯，模擬開關CC4051的片角3與對接變容二極...

【專利技術屬性】
技術研發人員：隋吉東，隋東，沈勇，包麗影，張林泉，梁英，
申請(專利權)人：黑龍江八一農墾大學，
類型：實用新型
國別省市：23[中國|黑龍江]