【技术实现步骤摘要】
一种栽培基质含水量电导率的复合结构传感器及其复合修正方法
本专利技术涉及一种栽培基质含水量与电导率的敏感元件复合结构,以及基于栽培基质的电学性质分时测量基质含水量与电导率,对含水量与电导率的检测结果复合修正方法,属于检测
,主要用于栽培基质或者土壤含水量与电导率实时测量。
技术介绍
栽培基质的水分和养分是作物生长的必须条件,决定着作物品质。水作为矿质肥力的载体,起到运输矿质养分的作用;栽培基质电导率反映基质中养分的可溶性盐总量;栽培基质的温度影响着植物的生长发育,同时影响着含水量平板电极间的电容值。因此有效获取栽培基质含水量、电导率对于植物无土栽培过程中合理灌溉和施肥等具有重要意义。目前成熟的土壤基质含水量检测方法主要有时域反射法(TDR)、频域反射法(FDR)、驻波法(SWR)和电容法等,这些方法均是通过检测土壤基质中的介电常数变化来测量含水量值,具有较高的精度。但前三种方法结构复杂,电路精细程度较高,导致成本很高,并且很容易受电导率的影响,不适于广泛推广应用。电导率检测方法主要有结构简单的四端法和电磁感应法。四端法测量方便,原理简单,电路不需要太复杂,目前应用的较为广泛,但是其测量较容易受温度和含水量的影响。电磁感应法测量准确快速,但其体积较大,不适合传感器集成且价格昂贵。中国专利技术专利(CN201974399U)公开了一种基质湿度、电导率原位检测仪,设计了集成电极传感器的探针结构;中国专利技术专利(CN102435645A)公开了一种无土栽培基质含水量、电导率检测方法及传感器,并根据电导率的测量结果对含水量的测量值进行校正;李东南在2012年 ...
【技术保护点】
一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,包括集成在基板(4)上的平板复合电极(1)和信号检测电路(3);所述平板复合电极(1)由等间距的位于基板正面的平板电极和反面的平板电极组成;所述正面的平板电极和反面的平板电极位置相对应,且对应位置的正面平板电极和反面平板电极之间通过通孔相连;所述平板复合电极(1)中的正面四片平板电极和反面四片平板电极构成了检测电导率的敏感元件;所述分布在基板正面的中间两片平板电极和分布在基板反面的中间两片平板电极构成了检测含水量的敏感元件;所述平板复合电极(1)的电导率的敏感元件和含水量的敏感元件采用分时工作;所述信号检测电路(3)包括电导率检测电路(31)、含水量检测电路(32);所述电导率检测电路(31)采用电流电压四端法,检测到外侧两对平板电极间的电压和中间两对平板电极间的电压,根据这两个电压的比值和电导率的关系模型可计算得出电导率值;所述含水量检测电路(32)采用电容数字转换芯片将检测含水量的敏感元件间土壤基质的电容值转换为电压值,再根据电压值和含水量的关系模型计算得出含水量的值。
【技术特征摘要】
1.一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,包括集成在基板(4)上的平板复合电极(1)和信号检测电路(3);所述平板复合电极(1)由等间距的位于基板正面的平板电极和反面的平板电极组成;所述正面的平板电极和反面的平板电极位置相对应,且对应位置的正面平板电极和反面平板电极之间通过通孔相连;所述平板复合电极(1)中的正面四片平板电极和反面四片平板电极构成了检测电导率的敏感元件;所述分布在基板正面的中间两片平板电极和分布在基板反面的中间两片平板电极构成了检测含水量的敏感元件;所述平板复合电极(1)的电导率的敏感元件和含水量的敏感元件采用分时工作;所述信号检测电路(3)包括电导率检测电路(31)、含水量检测电路(32);所述电导率检测电路(31)采用电流电压四端法,检测到外侧两对平板电极间的电压和中间两对平板电极间的电压,根据这两个电压的比值和电导率的关系模型可计算得出电导率值;所述含水量检测电路(32)采用电容数字转换芯片将检测含水量的敏感元件间土壤基质的电容值转换为电压值,再根据电压值和含水量的关系模型计算得出含水量的值。2.根据权利要求1所述的一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,还包括热电阻温度传感器(2),所述热电阻温度传感器(2)位于基板(4)前端,用于检测栽培基质的温度,其热电阻的阻值变化由信号检测电路进行后续处理;所述信号检测电路(3)还包括温度检测电路(33),所述温度检测电路(33)采用热电阻测温法,将热电阻温度传感器(2)检测得到对应温度的电阻值,转换成模拟电压值,通过标度换算可得到温度值。3.根据权利要求1所述的一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,所述电导率检测电路(31)位于基板的正面后端、所述含水量检测电路位于基板的反面后端。4.根据权利要求2所述的一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,所述温度检测电路(33)位于基板的反面后端。5.根据权利要求1所述的一种栽培基质含水量电导率复合结构传感器,其特征在于,所述含水量检测电路(32)由高分辨率、4通道的电容数字转换芯片FDC1004QDGSTQ1及其上拉电阻组成,...
【专利技术属性】
技术研发人员:张西良,尹利,蒋薇,陈成,徐坤,耿妙妙,李萍萍,王纪章,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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