墒情自动测量仪器

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1、墒情自动测量仪器直接测量土壤含水量－烘干法（标准方法）中子法微波测量方法土水势测量方法－张力计法（负压计·）压膜法电阻法1.张力计；2.压力变送器；3.测量仪；4.土壤。张力计下端装有一特制瓷杯，瓷杯壁上的孔隙允许有压水通过孔隙，而对空气起阻止作用。将张力计内装满水，密封后埋入土壤中。张力计中的水通过瓷杯壁上的孔隙与土壤水分建立水力联系。当张力计内外的水势大小不同时，水将由高水势处向低水势处运动，直到内外水的势能达到平衡。除非土壤水分饱和，在土壤水吸力的作用下张力计内的部分水会向外运动而使张力计内形成负压，测量张力计内负压的大小即可得到土壤

2、水吸力的值。用压力变送器进行测压。使用的压力变送器主要是压力表和压阻式压力传感器。分人工读数和自动测量两种形式。测得土壤水吸力后，再依据土壤性质，利用这种土壤的土壤水吸力与土壤含水量的关系确定土壤含水量。张力计（负压计）式土壤湿度仪简介张力计式土壤湿度仪的性能特点——技术性能以国内一种自动化产品为例：⑴量程：-80KPa～0；⑵测量土层深度：0.2～2m（埋设深度）；⑶测量准确度：±2%（压力变送器）⑷分辨率：1Kpa；⑸工作环境：5～40℃；⑹电源：DC12V。技术指标中量程、准确度都是针对压力而言的，按照不同的土壤水分曲线从压力转换成土

3、壤含水量后，才能得到真正的土壤含水量量程和准确性。——准确性分析张力计式土壤湿度仪的测量准确性并不高。但总的讲，可以满足很多土质的农业生产上的测量要求。——特点和应用这种仪器是一种简便、实用的土壤含水量测量仪器，可以在田间原位进行连续的自动测量。人工读数的负压计只装有一指针式压力表，更简单。雷达（微波）土壤湿度仪利用微波在土壤中的传播特性受土壤含水量影响的原理可以测量土壤含水量。雷达使用微波，有时也把使用微波的仪器称为雷达土壤湿度仪。可以根据探测器发出的电磁波（微波）在不同介电常数的物质中传播速度（时间）的不同计算土壤含水量，如依靠反射波测

4、量，这样的仪器称为时域反射仪（TimeDomainReflectometry,简称TDR）。如测量单向传播速度，称为TDT。也可以利用介电常数不同，探测器和土壤构成的电容不同，测量其电容，计算土壤含水量。称为频域反射仪（FrequencyDomainReflectometry,简称FDR）。从使用角度看FDR和TDR差别不大。总的讲，TDR的性能优于FDR，但价格也贵些。时域反射仪（TDR）的工作原理电磁波在介质中传播速度V可用下式表示：式中：C——电磁波在真空中的传播速度；ε——介质的介电常数；μ——磁性常数。C为300000km/s。土

5、壤的磁性常数为1，由此：土壤中固体成分占其容积的50%左右，土壤固体成分的介电常数一般为2，水的介电常数约为80，因此土壤水分数量的多少对土壤的介电常数影响很明显。不同质地土壤的介电常数与土壤含水量的关系可以统一标定。误差在5%以内。而且容重、温度对土壤的介电常数与土壤含水量的关系影响很小。时域反射仪利用上述原理，测定电磁波在土壤中传播一定距离所需的时间，求出土壤的介电常数，再根据仪器中已标定的土壤容积水含量与土壤介电常数的关系推求出土壤水含量。这类产品大多都是国外生产的，品种较多。国内没有技术标准要求。综合国外产品，一般技术指标如下：⑴土

6、壤水测量范围：0～60、100%（体积含水量）；⑵土壤水测量准确性：±2%（体积含水量）；⑶工作温度：0～45℃（或更高）；⑷数据处理：可内存和显示；⑸安装型式：土表型（人工测量）、可埋型（可自动工作）；⑹电源：12～24V。几种时域反射仪（TDR）时域反射仪（TDR）的性能特点准确性分析时域反射仪测量原理准确，电磁波传播速度的影响因素、磁性常数、介电常数的物理意义很明确，只要能准确测量出传播速度，就可以得到较准确的土壤含水量。所以时域反射仪的测量准确性比较高，仪器指标可达到2%。但实际应用时，应该标定使用地点的土壤容积水含量与土壤介电常数

7、的关系，并要注意其稳定性。否则难以达到理论上的测量准确度。这种仪器价格较贵，一般情况下传输电缆不会超过5m（需要延长时要另行处理），所以比较适用于临时性和半永久性地在测点使用。可以长期埋设使用。频域反射仪（FDR）的工作原理插入土壤中的电极与土壤（土壤被当作电介质）之间形成电容，并与高频震荡器形成一个回路。当100~150MHz的高频波施加在此电容上，会产生一个与土壤电容（土壤的介电常数）相关的共振频率，共振频率振幅的变化反映了土壤含水量的变化，共振频率的振幅也反映了土壤的电导率。在电路的设计中有人采用驻波映射土壤含水量，有人采用高频电容映

8、射土壤含水量。高频电容法的测量精度比驻波法低。FDR墒情传感器采用的是100MHz左右的电磁波，波在传输过程中受土壤的温度和电导率（盐份）的影响大，即使采用温度补偿，其测量精度比