新型自动土壤水分传感器与传统FDR法传感器性能对比分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1139

中国农学通报 ›› 2022, Vol. 38 ›› Issue (11): 123-128.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1139

所属专题：智慧农业

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新型自动土壤水分传感器与传统FDR法传感器性能对比分析

陈亚军¹(), 安学武¹(), 杨玉辉²()

¹内蒙古自治区大气探测技术保障中心,呼和浩特 010051
²内蒙古兴安盟气象局,内蒙古乌兰浩特 137400

收稿日期:2021-11-25 修回日期:2022-01-08 出版日期:2022-04-15 发布日期:2022-05-18
通讯作者: 安学武,杨玉辉
作者简介:陈亚军,男,1963年出生,内蒙古赤峰人,高级工程师,本科,研究方向：气象探测技术及气象探测设备维修保障技术。通信地址：010051 内蒙古呼和浩特市海拉尔大街49号内蒙古自治区大气探测技术保障中心,E-mail： 87953314@qq.com。
基金资助:
内蒙古自治区气象局科技创新项目“电容直测式土壤水分传感器技术的研究”(nmqxkjcx202001)

Performance Comparison Between New Automatic Soil Moisture Sensor and Traditional FDR Sensor

CHEN Yajun¹(), AN Xuewu¹(), YANG Yuhui²()

¹Atmospheric Detection Technology Support Center, Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010051
²Meteorological Bureau of Xing’an League, Ulanhot, Inner Mongolia 137400

Received:2021-11-25 Revised:2022-01-08 Online:2022-04-15 Published:2022-05-18
Contact: AN Xuewu,YANG Yuhui

摘要/Abstract

摘要：

本文在传统FDR法自动土壤水分传感器基础上,通过重新设计测量电路,开发了一种新型自动土壤水分传感器,并在实验室内开展了新型传感器电气性能、测量性能、抗温度变化特性、抗盐碱性能等传感器特性与传统FDR法自动土壤水分传感器的对比分析或试验。通过对比分析或试验,结果表明：新型自动土壤水分传感器可以实现土壤水分的连续监测,满足传感器的测量性能需求;新型自动土壤水分传感器与传统FDR法自动土壤水分传感器相比,标定过程相对简单、测量精度及测量准确性更高、抗干扰性更强、稳定性更高。新型自动土壤水分传感器的研发设计,提高了土壤水分监测的准确性、稳定性,为自动土壤水分观测仪的升级换代提供了技术支撑。

关键词: 土壤水分, 传感器, 自动观测, 传感器性能

Abstract:

Based on the traditional FDR automatic soil moisture sensor, we developed a new type of automatic soil moisture sensor by redesigning the measuring circuit. In the laboratory, the electrical performance, measurement performance, resistance to temperature changes and resistance to saline and alkali of the new automatic soil moisture sensor were compared with those of the traditional FDR automatic soil moisture sensor. The comparison results showed that: the new automatic soil moisture sensor could realize continuous monitoring of soil moisture and meet the measurement performance requirements; the calibration process of the new automatic soil moisture sensor was relatively simple, the measurement accuracy was higher, the anti-interference ability was stronger, and the stability was better. The new automatic soil moisture sensor could improve the accuracy and stability of soil moisture monitoring, and provide technical support for upgrading the automatic soil moisture observation instrument.

Key words: soil moisture, sensor, automatic observation, sensor performance

中图分类号:

陈亚军, 安学武, 杨玉辉. 新型自动土壤水分传感器与传统FDR法传感器性能对比分析[J]. 中国农学通报, 2022, 38(11): 123-128.

CHEN Yajun, AN Xuewu, YANG Yuhui. Performance Comparison Between New Automatic Soil Moisture Sensor and Traditional FDR Sensor[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2022, 38(11): 123-128.

图/表 4

图1. 新型自动土壤水分传感器电路结构图

介质中	新型传感器电容测量值/pF	归一化电容/pF	标准样本含水量/%
空气中	2.9671	0.0000000	0
接近干沙中	6.0425	0.1604202	0.5
	8.6155	0.2946341	5
	10.6317	0.3998039	10
	12.9625	0.5213840	15
	14.6249	0.6080987	20
	16.2706	0.6939424	25
	17.3361	0.7495214	30
	18.5407	0.8123562	35
水中	22.138	1.0000000	100

表1. 新型自动土壤水分传感器电性能测试试验数据表

图2. 新型自动土壤水分传感器归一化电容与土壤容积含水量θv的多项式拟合曲线图

图3. 传统自动土壤水分传感器归一化频率与土壤容积含水量θv的多项式拟合曲线图

参考文献 25

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