本发明专利技术公开了一种基于电流-电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置，其特征是设置检测结构为：各激励电极和各信号检测电极处在相同的高度位置上、并按以下次序呈单列间隔设置：第一检测电极、第二检测电极、第一激励电极、第三检测电极、第四检测电极、第二激励电极、第五检测电极和第六检测电极；第一激励电极位于第二检测电极和第三检测电极之间的中心位置处，第二激励电极位于第四检测电极和第五检测电极之间的中心位置处；相邻的检测电极之间距离相等；以各信号检测电极之间的两两组合构成多组态检测装置。本发明专利技术可以同时检测多区域、多层土壤的电导率，检测区域大，可有效提高检测效率和检测精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土壤电导率检测领域，特别涉及一种基于电流-电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置。
技术介绍
土壤电导率能不同程度地反映土壤中的盐分、水分、有机质含量、速效养分、土壤质地结构和孔隙率等参数的大小，是研究土壤不可或缺的重要参数。特别是在土壤盐渍化评估、土壤改良和精准农业等方面，土壤电导率的检测是必须的。土壤电导率的检测方法分为非接触式和接触式两种。非接触式方法以加拿大Geonics limited公司生产的电磁感应大地电导率仪(EM系列)为代表，不需要接触土壤就可进行测量，具有测量快速、高效、成本低的优点。但是受制于电磁感应的测量原理，仪器放置的相对位置、环境电磁场、甚至人体所附带的金属配件等都会对检测造成较大的误差。土壤电导率的接触式检测基于电流-电压四端法原理，克服了非接触式电磁感应测量的缺点，但是需要将检测电极插入土壤中与土壤良好接触，基于这一原理的检测仪器目前国内外已经大量商品化，例如美国Veris technologies公司生产的3100型土壤电导率测量仪，基于电流-电压四端法测量原理，且为机载型，可由机械牵引在田间直接测量。该检测仪器具有一对激励电极和两对测量电极， 两对测量电极分别测量浅层土壤和深层土壤的电导率。国内有关研究文献和申请专利也都是在此基础上的少许改进，比如申请号200510092989. 公开日2007. 02. 28的“多用途车载式土壤电导率实时测试仪”由电极传感器单元、数据采集和处理单元组成，电极传感器单元由支撑架、车轮和柱状电极组成，其中车轮和柱状电极固定在支撑架上；数据采集和处理单元包括电源转换电路、信号转换放大电路、模数转换器、处理器和液晶显示电路；数据采集和处理单元通过一根多芯电缆，分别与电极传感器单元上的电极引线电联接。该测试仪运用“电流-电压四端法”的原理，采用六柱式电极，其电极设计合理、科学，坚实耐用，对农田土壤破坏较小，由于采用分体式设计，因此即使电极入土端损坏也可方便更换。但是，与美国Veris technologies公司生产的系列土壤电导率测量仪一样，该技术方案中只设置了两对测量电极，一对用于浅层土壤电导率测量，另一对用于深层土壤电导率测量，其测量的土壤范围有限，无法满足现今大型农机(例如美国约翰迪尔公司生产的农机的作业宽幅达到15m)配套使用的需要；另外，该专利技术采用柱式电极设计，在车载检测时要翻动土壤，其使用场合会受到限制。
技术实现思路
本专利技术是针对已有技术的不足，提供一种基于电流-电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置，以实现大范围的同时检测，并可同时检测不同深度的多层次土壤电导率。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术基于电流-电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置的特点是设置检测结构为—对激励电极分别是第一激励电极和第二激励电极；一组信号检测电极分别是第一信号检测电极、第二信号检测电极、第三信号检测电极、第四信号检测电极、第五信号检测电极和第六信号检测电极；所述各激励电极和各信号检测电极处在相同的高度位置上、并按以下次序呈单列间隔设置第一检测电极、第二检测电极、第一激励电极、第三检测电极、第四检测电极、第二激励电极、第五检测电极和第六检测电极；所述第一激励电极位于第二检测电极和第三检测电极之间的中心位置处，所述第二激励电极位于第四检测电极和第五检测电极之间的中心位置处；相邻的检测电极之间距离相等；以各信号检测电极之间的两两组合构成多组态检测装置。本专利技术基于电流-电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置的特点也在于所述一对激励电极和一组信号检测电极为大小相等的各轮式刀片，所述各轮式刀片分别通过支架设置在机架上，在所述机架上分别设置有左侧车轮、右侧车轮，以及用于与牵引机械相连接的牵引连接机构。设置检测电路为以电源为电源转换电路和传感器激励电路提供工作电源，由传感器激励电路产生的交变稳压或稳流源提供给激励电极以产生信号检测电极检测所需的激励信号；所述信号检测电极获得的检测信号依次经过输出信号调理电路和A/D转换电路转换成数字信号输入至单片处理器；所述单片处理器通过通讯电路与上位机通讯以处理和保存数据，所述单片处理器与显示装置连接，以显示检测数值。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在1、本专利技术采用六个信号检测电极，分别获取各自的电位值，通过六个电极的两两组合得到多个不同的电压值，以此为基础获得多个区域及其不同深度层的土壤电导率数据，因此其检测范围大，检测效率高。2、本专利技术的激励电极和信号检测电极安装在电极安装固定机架上，电极之间的间距可根据需要灵活调整以便适应不同深度层土壤电导率检测的要求。由于土壤具有导电能力，可视为导体，在两激励电极之间施加稳恒电压或稳恒电流时，在两激励电极之间及其周围以及一定深度的土壤中就有电流流过，形象地说就是有许多近似纺锤状的电力线从一个激励电极出发，分别经过不同的路径到达另一个激励电极，有的电力线从一个激励电极出发，经过表层土壤就直接到达另一个激励电极，而有的电力线从一个激励电极出发，通过深层土壤才能到达另一个激励电极，显然，电力线所能深入的土壤深度与两激励电极之间的距离有关，即两激励电极之间的距离小，电力线所能深入的土壤深度就浅，两激励电极之间的距离大，电力线所能深入的土壤深度就深。另一方面，两检测电极之间的距离小，则只有那些通过浅层土壤的电力线能与它们相连，即该两检测电极只能检测浅层土壤的电导率， 反之，两检测电极之间的距离大，则那些通过深层土壤的电力线能与它们相连，即该两检测电极能检测深层土壤的电导率。因此通过调整电极之间的间距可获得不同深度层次的土壤电导率。3、本专利技术采用轮式刀片状电极，轮式刀片可直接插入土壤中并与土壤良好地接触，因而可提高检测精度，轮式刀片状电极安装在电极安装固定机架上，该机构可由机械牵引前进，在移动的过程中连续不断地对土壤电导率进行检测，因而可大大提高检测效率，降低检测成本。附图说明图1为基于电流-电压四端法的多组态土壤电导率检测装置系统框图；图2为图1中的激励电极和信号检测电极结构和安装方式示意图；图中标号11机架；12左侧车轮；13右侧车轮；14牵引连接机构；41第一激励电极；42第二激励电极；51第一检测电极；52第二检测电极；53第三检测电极力4第四检测电极；55第五检测电极；56第六检测电极。具体实施方案参见图1，本实施例中基于电流-电压四端法的多组态土壤电导率检测装置包括设置电源为电源转换电路和传感器激励电路提供电源，传感器激励电路产生交变稳压或稳流源提供给激励电极以产生信号检测电极检测所需的激励信号，激励电极在一定区域和深度的土壤中产生微弱的电流，因而在该区域土壤中的不同位置具有不同的电位，处于不同位置的六个信号检测电极上会产生不同的电位输出，信号检测电极所获得的信号首先经过输出信号调理电路调理后再通过A/D转换电路转换成数字信号输入单片处理器，单片处理器与通讯电路连接可与上位机通讯以便处理和保存数据，单片处理器和显示装置连接可直接显示检测数值。参见图2，第一激励电极41和第二激励电极42以及第一信号检测电极51、第二信号检测电极52、第三信号检测电极53、第四信号检测电极M、第五信号检测电极55和第六信号检测电极56排列成一条直线，第一激励电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于电流－电压四端法检测土壤电导率的多组态检测装置，其特征是设置检测结构为：一对激励电极分别是第一激励电极（４１）和第二激励电极（４２）；一组信号检测电极分别是第一信号检测电极（５１）、第二信号检测电极（５２）、第三信号检测电极（５３）、第四信号检测电极（５４）、第五信号检测电极（５５）和第六信号检测电极（５６）；所述各激励电极和各信号检测电极处在相同的高度位置上、并按以下次序呈单列间隔设置：第一检测电极（５１）、第二检测电极（５２）、第一激励电极（４１）、第三检测电极（５３）、第四检测电极（５４）、第二激励电极（４２）、第五检测电极（５５）和第六检测电极（５６）；所述第一激励电极（４１）位于第二检测电极（５２）和第三检测电极（５３）之间的中心位置处，所述第二激励电极（４２）位于第四检测电极（５４）和第五检测电极（５５）之间的中心位置处；相邻的检测电极之间距离相等；以各信号检测电极之间的两两组合构成多组态检测装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张正勇，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：34
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