一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法技术

本发明专利技术涉及一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法，测量不同含水量土壤的阻抗谱，进行数据处理，通过PCA除去无用和相关的信息，提取阻抗谱的主成分，获取数据中的有较高方差的主成分以及数据的平均值，保留前两个主成分，然后建立数学模型，将得到的主成分信息与土壤含水量信息进行关联，即通过测量系统测得的阻抗谱获取土壤水含量。试验证明该方法能很好的测量并展示出土壤水含量的变化。本发明专利技术提供的方法建立的数学模型克服了传统土壤水含量测量时必须将温度、土壤组成成分等干扰因素进行误差校正的局限性，简化了实际操作时的复杂度，提高了工作效率。提高了工作效率。提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法


[0001]本专利技术属于土壤参数检测领域，具体涉及一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法。

技术介绍

[0002]由于土壤的健康情况每况愈下，人们急需能够准确监测土壤健康的方法，因此以更实质且可量化的方式监测土壤的信息变得越来越重要。过去，监测土壤意味着需要出野外和用物理方法处理土壤、取样。虽然实际外出处理土壤以获得基本信息的方式依然有较高的精确性和可靠性，但今天的技术使得远程监测土壤以及能够跟踪无法轻松或快速手动测量的参数成为可能。通过土壤传感器的研发使对土壤的监控测量更加简单、快速，并且对土壤中各种参数发生变化进行实时、精准的观察。土壤水分含量作为土质判别的一个重要指标，对农作物的生长，生态环境的改善，野生动物的栖息都有着相当重要的影响，因此对土壤水含量测量的方法也日渐得到重视。
[0003]现有土壤水分测量方法主要有烘干法、中子法、时域反射法(TDR)。
[0004]烘干法是国际上测定土壤水分的标准方法，但是测定过程中，需破坏土壤进行取样，并且烘干至恒重所需时间较长，出结果较慢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法，其特征在于：该方法包括：采集不同含水量土壤在不同频率点对应的阻抗信息；通过主成分分析除去无用和相关的信息，提取阻抗谱的主成分，取前两个主成分分别为第一主成分coeff1和第二主成分coeff2；计算每一种水含量的土壤的主成分得分别为第一主成分分数score1和第二主成分分数score2；以第一主成分分数score1为横坐标，第二主成分分数score2为纵坐标，建立每一种土壤样本的主成分得分散点图，两个主成分组成的坐标向量与x轴正方向的夹角angle随着水含量的减少呈规律变化，通过拟合夹角angle与不同样本含水量的对应关系，建立主成分分数与土壤含水量关系的模型：当对未知含水量的土壤进行测量时，将测量得到的土壤阻抗谱的数据向量带入下列公式得到主成分得分:score＝(A
T
A)
‑1D公式中score为主成分得分构成的矩阵，包含第一主成分分数score1和第二主成分分数score2，A由第一主成分coeff1和第二主成分coeff2组成，D矩阵为测量的阻抗谱数据构成的向量；通过建立的主成分分数与土壤水含量关系的模型，获取到待测土壤的含水量。2.按照权利要求1所述的一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法，其特征在于：采集不同含水量土壤在不同频率点对应的阻抗信息包括，将采集的信号设为n组观测值，每组数据由m个频率点的阻抗谱数据，获得一个n
×
m的阻抗谱矩阵X，矩阵中每一行代表一种水含量的阻抗谱信息。3.按照权利要求2所述的一种通过多频率测量阻抗的土壤水分测量方法，其特征在于：通过主成分分析除去...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌振宝，柴进，王一，董冉，齐江涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：