土壤多参数测量系统及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113866392A(43)申请公布日2021.12.31(21)申请号202111164202.6(22)申请日2021.09.30(71)申请人中国农业大学地址100193北京市海淀区圆明园西路2号(72)发明人程强王子渊张珉澍朱玉帆(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002代理人耿向宇(51)Int.Cl.G01N33/24(2006.01)G01N27/22(2006.01)G01N25/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称土壤多参数测量系统及其测量方法(57)摘要本发明提供一种土壤多参数测量系统及其测量方法，系统包括：第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、主控模块和切换模块；第一电极和第二电极构成土壤温度热导率测量电极，用于测量待测土样的温度和热导率；第一电极、第三电极和第四电极构成土壤水分水势测量电极，用于测量待测土样的水分和水势；主控模块控制土壤温度热导率测量电极和土壤水分水势测量电极；切换模块用于切换土壤温度热导率测量电极和土壤水分水势测量电极工作。本发明通过第一电极和第二电极能够测量出土壤的温度和热导率，通过第一电极、第三电极和第四电极能够测量出土壤的水分和水势；能够同时测量土壤多个参数，解决了土壤参数具有空间异性的问题。CN113866392ACN113866392A权利要求书1/2页1.一种土壤多参数测量系统，其特征在于，包括：第一电极、第二电极、第三电极、第四电极、主控模块和切换模块；所述第一电极和所述第二电极构成土壤温度热导率测量电极，用于测量待测土样的温度和热导率；所述第一电极、所述第三电极和所述第四电极构成土壤水分水势测量电极，用于测量待测土样的水分和水势；所述主控模块控制所述土壤温度热导率测量电极和所述土壤水分水势测量电极；所述切换模块用于切换所述土壤温度热导率测量电极和所述土壤水分水势测量电极工作。2.根据权利要求1所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述主控模块包括温度热导率测量控制电路板和水分水势测量控制电路板，分别控制所述土壤温度热导率测量电极和所述土壤水分水势测量电极。3.根据权利要求1所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述切换模块包括若干继电器，通过所述继电器的通断控制切换所述土壤温度热导率测量电极和所述土壤水分水势测量电极的工作。4.根据权利要求1所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极内均设置有温度传感器和加热丝；在测量土壤温度和热导率时，所述第一电极和所述第二电极分别为激励电极和测温电极，所述第一电极用于提供热脉冲的线性热源；所述第二电极用于检测待测土样温度随时间的变化。5.根据权利要求4所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的间距固定，且所述第一电极和所述第二电极埋放于待测土样中。6.根据权利要求1所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述第四电极上设置有高频水分传感器探头，并与所述第一电极构成高频水分传感器；在测量土壤水分时，所述第一电极和所述第四电极分别为激励电极和测量电极，所述第一电极提供高频信号，所述第四电极根据接收信号的时间检测待测土样的含水量。7.根据权利要求6所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，所述第三电极为同轴多孔结构，设置于所述第四电极的内部，且内部设置有介电水势传感器探头，并与所述第一电极构成介电水势传感器；在测量土壤水势时，当待测土样与所述第四电极内部的水势达到平衡后，所述第三电极检测待测土样的水势。8.一种土壤多参数测量方法，利用权利要求1‑7任一项所述的土壤多参数测量系统，其特征在于，包括以下步骤：S1、将第一电极、第二电极、第三电极和第四电极以任一角度插入待测土样中，要求探头完全被待测土样覆盖；S2、土壤水分水势测量电极测量土壤的水分和水势；S3、土壤温度热导率测量电极测量土壤的温度和热导率；S4、系统以不少于6分钟为周期重复S2和S3的过程。9.根据权利要求8所述的土壤多参数测量方法，其特征在于，步骤S2具体包括：切换模块切换到水分水势测量模式，水分水势测量控制板控制第一电极、第四电极开始工作检测土壤的含水量，之后水分水势测量控制板控制第三电极、第四电极开始工作，待2CN113866392A权利要求书2/2页第四电极与周围待测土样中的水势达到平衡后，第三电极测量待测土样的水势。10.根据权利要求8所述的土壤多参数测量方法，其特征在于，步骤S3具体包括：打开测量开关，切换模块切换到温度热导率测量模式，继电器导通，激励电极提供热脉冲；测温电极以不高于0.5s的时间为周期检测待测土样的温度，并将阻值数据返回温度热导率测量控制电路板，温度热导率测量控制电路板得出当前土壤