传感器装置包括传感器头和测量单元。传感器头包括第一探头和第二探头。第一探头包括第一发射微天线部和第二发射微天线部。第二探头布置在距第一探头的预定距离处，并且包括第一接收微天线部和第二接收微天线部。测量单元生成测量信号，测量信号包括关于在第一和第二发射微天线部与第一和第二接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息。第一探头和第二探头具有彼此不同的探头长度，或者第一发射微天线部与第一接收微天线部之间的距离与第二发射微天线部与第二接收微天线部之间的距离彼此不同。离彼此不同。离彼此不同。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】传感器装置和水分含量测量装置
[0001]本技术涉及用于测量诸如土壤之类的介质中的水分含量的传感器装置和水分含量测量装置。
技术介绍
[0002]已知有时域反射法(TDR)作为用于测量介质中的水分含量的方法。这种方法包括基于在测量探头之间来回行进的高频波的行为来测量相对介电常数。具体地，这种方法包括沿着埋入在介质中的金属探头传输电磁波，并且从基于电磁波的反射响应而测量的相对介电常数来计算介质中的水分含量。
[0003]存在以下问题，其中，由于TDR使用在介质中的探头附近的电磁波传播特性来测量相对介电常数，在探头附近产生的间隙对测量具有很大影响，并且因此难以正确地测量相对介电常数。为了解决上述问题，公开了一种技术，该技术使用分别用作发射侧探头和接收侧探头的两个探头来测量探头之间的介质的相对介电常数，这两个探头各自包括用于电磁波的微小开口，这两个探头彼此相距一定距离(例如，参见专利文献1)。
[0004]引用列表
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：WO2018/221051
技术实现思路
[0007]专利技术要解决的问题
[0008]在这种情况下，在探头附近产生的间隙小于探头之间的距离，因此对测量结果影响不大。这使得能够以减小的误差来计算相对介电常数(相对介电常数与水分含量成正比)。当每个探头设置有多个微小开口时，这使得可以同时测量介质中多个位置处的水分含量。
[0009]当每个探头设置有多个微小开口时，形成多个电磁波的传播路径。另一方面，已经证明，当设置于发射侧探头的某个微小开口与设置于接收侧探头的某个微小开口之间的测量距离等于设置于发射侧探头的另一个微小开口与设置于接收侧探头的另一个微小开口之间的测量距离(信号传输路径的总长度)时，路径无意地具有相等的传播长度。这导致产生噪声，并且因此导致测量误差。
[0010]鉴于上述情况，本技术的目的是提供一种传感器装置和一种水分含量测量装置，所述传感器装置和水分含量测量装置使得可以减小测量误差，并且改善介质的相对介电常数或介质中的水分含量的测量准确度。
[0011]解决问题的方案
[0012]根据本技术的实施方式的传感器装置包括传感器头和测量单元。
[0013]传感器头包括第一探头和第二探头。第一探头包括第一发射微天线部和第二发射微天线部。第二探头布置为距第一探头预定距离，并且包括第二接收微天线部和第二接收
微天线部。
[0014]测量单元包括控制器，控制器生成测量信号，该测量信号包括关于第一发射微天线部与第一接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息、和关于第二发射微天线部与第二接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息。
[0015]信号处理单元基于测量信号来测量介质中的水分含量。
[0016]第一探头和第二探头具有不同的探头长度。或者，第一发射微天线部与第一接收微天线部之间的距离与第二发射微天线部与第二接收微天线部之间的距离彼此不同。
[0017]所述第一探头和所述第二探头可各自由包括芯线部和屏蔽部的同轴电缆构成，并且所述第一发射微天线部、所述第二发射微天线部、所述第一接收微天线部和所述第二接收微天线部各自包含设置于所述屏蔽部的一部分处的开口。
[0018]所述第二探头可具有弯折部，所述弯折部设置在所述第一接收微天线部与所述第二接收微天线部之间。
[0019]所述第一探头可具有折叠部，所述第一发射微天线部设置于所述折叠部处，并且所述第二发射微天线部设置于所述第一探头的末端处。
[0020]所述传感器头可进一步具有支撑所述第一探头和所述第二探头的支撑件，并且所述第一探头以不平行于所述第二探头的状态被所述支撑件支撑。
[0021]所述第一探头可包括第三发射微天线部，所述第二探头可包括第三发射微天线部。所述测量单元生成进一步包括关于在所述第三发射微天线部与所述第三接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息的测量信号。
[0022]所述传感器头可包括第一信号传输路径和第二信号传输路径，所述第一信号传输路径在所述第一发射微天线部与所述第一接收微天线部之间、或在所述第一发射微天线部与所述第二接收微天线部之间通过，所述第二信号传输路径在所述第二发射微天线部与所述第一接收微天线部之间、或在所述第二发射微天线部与所述第二接收微天线部之间通过。所述第一信号传输路径之间的路径长度差、所述第二信号传输路径之间的路径长度差、和所述第一信号传输路径与所述第二信号传输路径之间的路径长度差可各自大于或等于预定有效波长。
[0023]所述第一和第二发射微天线部的布置以及所述第一和第二接收微天线部的布置可相对于彼此不对称。
[0024]根据本技术的实施方式的水分含量测量装置包含传感器头、测量单元和信号处理单元。
[0025]传感器头具有第一探头和布置在距所述第一探头预定距离处的第二探头，所述第一探头包括第一发射微天线部和第二发射微天线部，所述第二探头包括第一接收微天线部和第二接收微天线部。
[0026]测量单元具有控制器，所述控制器生成测量信号，所述测量信号包括关于在所述第一发射微天线部与所述第一接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息、和关于在所述第二发射微天线部与所述第二接收微天线部之间的电磁波传播特性的信息。
[0027]信号处理单元，所述信号处理单元基于所述测量信号来测量所述介质中的水分含量。
[0028]信号处理单元可包括：基于测量信号来计算第一探头与第二探头之间的电磁波传
播延迟时间的延迟时间计算器、基于传播延迟时间来计算介质的相对介电常数的相对介电常数计算器、和基于相对介电常数来计算介质中的水分含量的水分含量计算器。
附图说明
[0029]图1是图示根据本技术的实施方式的水分含量测量装置的基本构造的示意构造图。
[0030]图2是图示水分含量测量装置的构造的框图。
[0031]图3是图示水分含量测量装置中的测量单元的构造的框图。
[0032]图4是根据本技术的实施方式的水分含量测量方法的流程图。
[0033]图5示意性图示根据比较例1的传感器头的构造。
[0034]图6图示在图5的传感器头中传输信号的模式。
[0035]图7是图示通过使用图5的传感器头发射和接收预定频率的电磁波而执行的测试测量的结果的图表。
[0036]图8示意性图示根据本技术的第一实施方式的传感器装置的构造。
[0037]图9图示在图8的传感器装置中传输信号的模式。
[0038]图10是图示通过使用图8的传感器装置发射和接收预定频率的电磁波而执行的测试测量的结果的图表。
[0039]图11是将图7和图10的结果重叠的图表。
[0040]图12示意性图示本技术的相对于探头之间信号传输路径模式的两个任意相邻路径模式的构造。
[0041]图13示意性图示本技术的相对于探头之间信号传输路径模式的另两个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器装置，包括：传感器头，所述传感器头包括第一探头和布置在距所述第一探头的预定距离处的第二探头，所述第一探头具有第一发射微天线部和第二发射微天线部，所述第二探头具有第一接收微天线部和第二接收微天线部；和测量单元，所述测量单元具有控制器，所述控制器生成测量信号，所述测量信号包括关于在所述第一发射微天线部与所述第一接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息、和关于在所述第二发射微天线部与所述第二接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息，其中所述第一探头和所述第二探头的探头长度彼此不同，或者所述第一发射微天线部与所述第一接收微天线部之间的距离与所述第二发射微天线部与所述第二接收微天线部之间的距离彼此不同。2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一探头和所述第二探头各自由包括芯线部和屏蔽部的同轴电缆构成，并且所述第一发射微天线部、所述第二发射微天线部、所述第一接收微天线部和所述第二接收微天线部各自包含设置于所述屏蔽部的一部分处的开口。3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第二探头具有弯折部，所述弯折部设置在所述第一接收微天线部与所述第二接收微天线部之间。4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一探头具有折叠部，所述第一发射微天线部设置于所述折叠部处，并且所述第二发射微天线部设置于所述第一探头的末端处。5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器头进一步具有支撑所述第一探头和所述第二探头的支撑件，并且所述第一探头以不平行于所述第二探头的状态被所述支撑件支撑。6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述第一探头包括第三发射微天线部，所述第二探头包括第三发射微天线部，并且所述测量单元生成进一步包括关于在所述第三发射微天线部与所述第三接收微天线部之间的介质中的电磁波传播特性的信息的测量信号。7.根据权利要求1所述的传感器装置，其中所述传感器头包括第一信号传输路径和第二信号传输路径，所述第一信号传输...
【专利技术属性】
技术研发人员：山田笃，饭田幸生，市原卓哉，广井聪幸，
申请(专利权)人：索尼半导体解决方案公司，
类型：发明
国别省市：
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