一种土壤湿度检测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种土壤湿度检测方法及装置，包括：土壤容器、毫米波雷达、数据捕捉模块、信号发射天线及信号接收天线，信号发射天线向土壤面发射线性调频发射信号，信号接收天线获取线性调频反射信号；毫米波雷达将上述两个信号合并成正交信号，并进行变频处理，获取中频抑制信号；数据捕捉模块对中频抑制信号进行合并处理，并进行快速傅里叶变换，获取频域图谱，频域图谱反映土壤面的反射能量信息，根据反射能量信息，便可获取土壤湿度信息。本申请解决了由于采用频域反射法对土壤湿度进行检测时，扫频信号的频率信息固定，得到的反射信息不够全面多样，不能达到连续测量的效果，造成土壤湿度的检测速度慢，检测效率不高的问题。检测效率不高的问题。检测效率不高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种土壤湿度检测方法及装置


[0001]本申请涉及土壤检测
，尤其涉及一种土壤湿度检测方法及装置。

技术介绍

[0002]土壤湿度是指土壤含水率，是土壤的重要物理参数。同时，土壤含水率也是农业生产条件中的一项关键指标，土壤含水率的大小对农作物的生长有至关重要的作用。所以，对土壤湿度进行检测具有重要意义。
[0003]目前，现有技术中常采用频域反射法(Frequency Domain Reflectometry，FDR)对土壤湿度进行检测，先向土壤表面发送特定频带的扫频信号，再获取土壤表面反射过来的反射信号，并对反射信号的频域信息进行分析，最终得出土壤湿度信息。频域反射法不直接接触土壤，不会对土壤造成破坏，且测量花费时间少，测量精度高、造价相对低廉，相比于其他方法优势明显，应用也较为广泛。
[0004]在采用频域反射法对土壤湿度进行检测时，需要采用某一特定频段的电磁脉冲、单一频率信号或多频率信号作为扫频信号对土壤进行频域反射检测，这些扫频信号的频率信息固定，得到的反射信息不够全面多样，不能达到连续测量的效果，造成土壤湿度的检测速度慢，检测效率不高。

技术实现思路

[0005]为了解决由于在采用频域反射法对土壤湿度进行检测时，需要采用某一特定频段的电磁脉冲、单一频率信号或多频率信号作为扫频信号对土壤进行频域反射检测，这些扫频信号的频率信息固定，得到的反射信息不够全面多样，不能达到连续测量的效果，造成土壤湿度的检测速度慢，检测效率不高的问题，本申请通过以下各个实施例公开了一种土壤湿度检测方法及装置。
[0006]本申请第一方面公开了一种土壤湿度检测方法，所述土壤湿度检测方法应用于一种土壤湿度检测装置，所述土壤湿度检测装置包括土壤容器、毫米波雷达及数据捕捉模块，其中，所述土壤容器与所述毫米波雷达之间通过固定支架连接，所述毫米波雷达贴近所述土壤容器的一侧设有信号发射天线及信号接收天线，所述毫米波雷达及所述数据捕捉模块之间通过数据线连接，所述一种土壤湿度检测方法包括：
[0007]所述信号发射天线向所述土壤容器的土壤面发射线性调频发射信号；
[0008]所述信号接收天线获取所述土壤面反射的线性调频反射信号；
[0009]所述毫米波雷达获取所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号，并将所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号进行合并，获取正交信号；
[0010]所述毫米波雷达对所述正交信号进行变频处理，并获取中频抑制信号；
[0011]所述数据捕捉模块对所述中频抑制信号进行合并处理，获取合并后的数据；
[0012]所述数据捕捉模块对所述合并后的数据做快速傅里叶变换，获取频域图谱；
[0013]所述数据捕捉模块根据所述频域图谱，获取所述土壤面的反射能量信息；
[0014]所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。
[0015]可选的，所述数据捕捉模块对所述中频抑制信号进行合并处理，获取合并后的数据，包括：
[0016]所述数据捕捉模块读取所述中频抑制信号的二进制文件，并将所述二进制文件中的数据组合成十进制数据；
[0017]所述数据捕捉模块将所述十进制数据的实部及虚部进行合并，获取合并后的数据。
[0018]可选的，所述所述数据捕捉模块对所述合并后的数据做快速傅里叶变换，获取频域图谱，包括：
[0019]所述数据捕捉模块对所述合并后的数据取平均，并获取一个4*256的矩阵；
[0020]所述数据捕捉模块将所述一个4*256的矩阵转换为4个1*256的矩阵；
[0021]所述数据捕捉模块对所述4个1*256的矩阵做256点的快速傅里叶变化，获取频域图谱。
[0022]可选的，所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息，包括：
[0023]所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的介电常数；
[0024]所述数据捕捉模块根据所述土壤容器中土壤的介电常数，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。
[0025]本申请第二方面公开了一种土壤湿度检测装置，所述一种土壤湿度检测装置应用于本申请第一方面公开的一种土壤湿度检测方法，所述一种土壤湿度检测装置包括：土壤容器、毫米波雷达及数据捕捉模块，所述土壤容器与所述毫米波雷达之间通过固定支架连接，所述毫米波雷达贴近所述土壤容器的一侧设有信号发射天线及信号接收天线，所述毫米波雷达及所述数据捕捉模块之间通过数据线连接；
[0026]其中，所述信号发射天线包括：
[0027]信号发射模块，用于向所述土壤容器的土壤面发射线性调频发射信号；
[0028]所述信号接收天线包括：
[0029]信号反射模块，用于获取所述土壤面反射的线性调频反射信号；
[0030]所述毫米波雷达包括：
[0031]正交信号获取模块，用于获取所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号，并将所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号进行合并，获取正交信号；
[0032]中频抑制信号获取模块，用于对所述正交信号进行变频处理，并获取中频抑制信号；
[0033]所述数据捕捉模块包括：
[0034]数据合并模块，用于对所述中频抑制信号进行合并处理，获取合并后的数据；
[0035]频域图谱获取模块，用于对所述合并后的数据做快速傅里叶变换，获取频域图谱；
[0036]反射能量信息获取模块，用于根据所述频域图谱，获取所述土壤面的反射能量信息；
[0037]土壤湿度信息获取模块，用于根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。
[0038]可选的，所述数据合并模块，包括：
[0039]数据组合单元，用于所述数据捕捉模块读取所述中频抑制信号的二进制文件，并将所述二进制文件中的数据组合成十进制数据；
[0040]数据合并单元，用于所述数据捕捉模块将所述十进制数据的实部及虚部进行合并，获取合并后的数据。
[0041]可选的，所述频域图谱获取模块，包括：
[0042]第一矩阵获取单元，用于对所述合并后的数据取平均，获取一个4*256的矩阵；
[0043]第二矩阵获取单元，用于将所述一个4*256的矩阵转换为4个1*256的矩阵；
[0044]频域图谱获取单元，用于对所述4个1*256的矩阵做256点的快速傅里叶变化，获取频域图谱。
[0045]可选的，所述土壤湿度信息获取模块，包括：
[0046]介电常数获取单元，用于根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的介电常数；
[0047]土壤湿度信息获取单元，用于根据所述土壤容器中土壤的介电常数，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。
[0048]可选的，所述毫米波雷达贴近所述土壤容器的一侧还设有一个合成器及一个混频器；
[0049]所述合成器用于获取所述线性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土壤湿度检测方法，其特征在于，所述土壤湿度检测方法应用于一种土壤湿度检测装置，所述土壤湿度检测装置包括土壤容器、毫米波雷达及数据捕捉模块，其中，所述土壤容器与所述毫米波雷达之间通过固定支架连接，所述毫米波雷达贴近所述土壤容器的一侧设有信号发射天线及信号接收天线，所述毫米波雷达及所述数据捕捉模块之间通过数据线连接，所述一种土壤湿度检测方法包括：所述信号发射天线向所述土壤容器的土壤面发射线性调频发射信号；所述信号接收天线获取所述土壤面反射的线性调频反射信号；所述毫米波雷达获取所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号，并将所述线性调频发射信号及所述线性调频反射信号进行合并，获取正交信号；所述毫米波雷达对所述正交信号进行变频处理，并获取中频抑制信号；所述数据捕捉模块对所述中频抑制信号进行合并处理，获取合并后的数据；所述数据捕捉模块对所述合并后的数据做快速傅里叶变换，获取频域图谱；所述数据捕捉模块根据所述频域图谱，获取所述土壤面的反射能量信息；所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。2.根据权利要求1所述的一种土壤湿度检测方法，其特征在于，所述数据捕捉模块对所述中频抑制信号进行合并处理，获取合并后的数据，包括：所述数据捕捉模块读取所述中频抑制信号的二进制文件，并将所述二进制文件中的数据组合成十进制数据；所述数据捕捉模块将所述十进制数据的实部及虚部进行合并，获取合并后的数据。3.根据权利要求1所述的一种土壤湿度检测方法，其特征在于，所述所述数据捕捉模块对所述合并后的数据做快速傅里叶变换，获取频域图谱，包括：所述数据捕捉模块对所述合并后的数据取平均，并获取一个4*256的矩阵；所述数据捕捉模块将所述一个4*256的矩阵转换为4个1*256的矩阵；所述数据捕捉模块对所述4个1*256的矩阵做256点的快速傅里叶变化，获取频域图谱。4.根据权利要求1所述的一种土壤湿度检测方法，其特征在于，所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息，包括：所述数据捕捉模块根据所述反射能量信息，获取所述土壤容器中土壤的介电常数；所述数据捕捉模块根据所述土壤容器中土壤的介电常数，获取所述土壤容器中土壤的土壤湿度信息。5.一种土壤湿度检测装置，其特征在于，所述一种土壤湿度检测装置应用于权利要求1
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4任一项所述的一种土壤湿度检测方法，所述一种土壤湿度检测装置包括：土壤容器、毫米波雷达及数据捕捉模块，所述土壤容器与所述毫米波雷达之间通过固定支架连接，所述毫米波雷达贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜源，杨思千，税涵月，刘乘杰，李琼，杜力，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：