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原文传递传感器阵列和基于时域反射法的水分测量系统

专利名称：	传感器阵列和基于时域反射法的水分测量系统
摘要：	本发明提供一种传感器阵列和基于时域反射法的水分测量系统，传感器阵列包括印刷电路板和三个以上探针，所述三个以上探针沿第一方向排列，所述三个以上探针用于插入土壤，所述印刷电路板包括同轴多路选择器，所述同轴多路选择器分别与所述三个以上探针连接，所述同轴多路选择器用于选通任意两个探针，以使选通的两个探针形成一组波导棒。该传感器阵列和基于时域反射法的水分测量系统能够测量土壤在不同深度的土壤水分。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国农业大学
发明人：	盛文溢;王哲;肖凡;李寒;张漫;员玉良
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310953063.8
公开号：	CN117074438A
代理机构：	北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：	李鑫
分类号：	G01N22/04;G01N33/24;G;G01;G01N;G01N22;G01N33;G01N22/04;G01N33/24
申请人地址：	100193 北京市海淀区圆明园西路2号
主权项：	1.一种传感器阵列，其特征在于，包括：三个以上探针，所述三个以上探针沿第一方向排列，所述三个以上探针用于插入土壤，所述第一方向为所述探针的延伸方向；印刷电路板，所述印刷电路板包括同轴多路选择器，所述同轴多路选择器分别与所述三个以上探针连接，所述同轴多路选择器用于选通任意两个探针，以使选通的两个探针形成一组波导棒，形成的一组波导棒用于测量土壤水分。 2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述同轴多路选择器用于选通相邻的任意两个探针。 3.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，还包括：传感器外壳，所述传感器外壳具有收容腔，所述收容腔用于收容所述印刷电路板以及收容每个探针的部分。 4.根据权利要求3所述的传感器阵列，其特征在于，所述收容腔采用环氧树脂密封。 5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述三个以上探针相互平行，相邻的两个探针之间的间距与所述相邻的两个探针中的各探针的探针直径线性正相关。 6.根据权利要求1-5任一项所述的传感器阵列，其特征在于，还包括：至少一个角度调节机构，所述至少一个角度调节机构设置于所述印刷电路板，所述至少一个角度调节机构与至少一个探针一一对应连接，所述角度调节机构用于调节对应连接的探针的第一角度，所述第一角度为探针的延伸方向与所述印刷电路板之间的角度。 7.根据权利要求1-5任一项所述的传感器阵列，其特征在于，所述探针与所述印刷电路板固定连接，所述探针垂直于土壤表面，或平行于土壤表面，或倾斜于土壤表面。 8.一种基于时域反射法的水分测量系统，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的传感器阵列，还包括：时域反射仪，与所述传感器阵列连接，用于向所述传感器阵列发送阶跃信号，并对所述传感器阵列反射信号进行采样，获得反射信号波形；所述反射信号是选通的两个探针形成的一组波导棒响应所述阶跃信号得到的；数据采集器，分别与所述印刷电路板和所述时域反射仪连接，用于控制同轴多路选择器依次选通其中两个探针，并接收所述时域反射仪发送的测量数据，所述测量数据是基于所述反射信号得到的；上位机，与所述数据采集器连接，用于从所述数据采集器接收所述测量数据，并对所述测量数据进行分析，得到每一组波导棒对应的土壤水分数据。 9.根据权利要求8所述的基于时域反射法的水分测量系统，其特征在于，所述上位机还用于：确定所述传感器阵列的安装状态信息，所述安装状态信息指示所述传感器阵列在土壤中的安装状态；基于所述安装状态信息和每一组波导棒对应的土壤水分数据，确定土壤沿第二方向的不同土壤深度的土壤水分数据，所述第二方向与土壤的表面垂直。 10.根据权利要求9所述的基于时域反射法的水分测量系统，其特征在于，所述安装状态信息包括所述第一方向与土壤的表面之间的第二角度；所述基于所述安装状态信息和每一组波导棒对应的土壤水分数据，确定土壤沿第二方向的不同土壤深度的土壤水分数据，包括：确定每一组波导棒中的目标探针的探针长度与所述第二角度的乘积结果，以及确定每一组波导棒中的目标探针与土壤的表面之间的垂直距离，所述目标探针为一组波导棒中与土壤的表面最近的探针；基于每一组波导棒对应的乘积结果以及垂直距离之和，确定每一组波导棒对应的土壤深度；基于每一组波导棒对应的土壤深度以及每一组波导棒对应的土壤水分数据，确定不同土壤深度的土壤水分数据。
所属类别：	发明专利