专利名称：一种基于红外辐射的土壤水分测量仪的利记博彩app
技术领域：
本发明属于测量仪器技术领域，涉及一种土壤水分测量仪，特别涉及一种基于红外辐射的土壤水分测量仪。
背景技术：
目前常用的土壤含水量常用测定方法有(1)烘干法，取土样放入烘箱，烘干至恒重。此时土壤水分中自由态水以蒸汽形式全部散失掉，再称重量从而获得土壤水分含量；(2)中子仪法，将中子源埋入待测土壤中，中子源不断发射快中子，快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞，快中子损失能量，从而使其慢化。当快中子与氢原子碰撞时，损失能量最大，更易于慢化，土壤中水分含量越高，氢原子就越多，从而慢中子云密度就越大。中子仪测定水分就是通过测定慢中子云的密度与水分子间的函数关系来确定土壤中的水分含量；(3)γ射线透射法，γ射线透射法利用放射源137Cs放射出γ线，用探头接收γ射线透过土体后的能量，与土壤水分含量换算得到；(4)频域反射仪法，是通过测量电解质常量的变化量测量土壤的水分体积含量；(5)时域反射仪法，是依据电磁波在土壤介质中传播时，其传导常数如速度的衰减取决于土壤的性质，特别是取决于土壤中含水量和电导率；(6)土壤水分传感器，主要根据土壤中的水分含量与材料的某些特性有明显的相关关系而制成的传感器，目前采用的传感器多种多样，有陶瓷水分传感器，电解质水分传感器、高分子传感器、压阻水分传感器、光敏水分传感器、微波法水分传感器、电容式水分传感器等。
在测定土壤含水量的诸多方法中，烘干法简单直观，但是测量时间很长且采样时会干扰田间土壤水分的连续性，在田间会留下的取样孔，影响土壤水分运动；中子仪法可以在原地的不同深度上周期性的反复测定而不破坏土壤，但是仪器的垂直分辨率较差，表层测量困难，且辐射危害健康；γ射线透射法与中子仪法具有许多相同的优点，且比中子仪的垂直分辨率高，但是γ射线也危害人体健康；现在比较常用的是频域反射仪法和技术更先进的时域反射仪法，他们都具有技术成熟，精度高，便于携带的优点，但价格很高。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题与不足，提供一种价格低廉、测量速度快、精度高，便于携带且对人体没有任何损伤的基于红外辐射的土壤水分测量仪。
实现上述发明目的技术方案是一种基于红外辐射的土壤水分测量仪，其技术特征主在于，包括一个单片机，用来控制红光发射电路和红外发射电路发出红光和特定波长的红外线，并把光探测器探测到的反射光强度通过A/D变换器转变为数字信号，然后对此信号进行运算处理，求得水分值，将水分值编号后存储在数据存储器中，同时将当前测量结果显示在液晶显示器上；一个RS232接口电路，与PC机连接输送数据；一个红外发射电路，用来发射特定波长的红外线，并将红外线照射在土壤样品盒中的土壤上；一个光探测器，用来探测从聚光系统反射过来光的强度，并将信息传送给单片机；一个放置在光探测器和土壤样品盒中间的聚光系统，聚集从光发射从电路和红外发射电路发出的照射测试样品被反射光，并将光传给光探测器；
一个土壤样品盒，放置在聚光系统前边，用于放置待检测的土壤样品；一个红光发射电路，用来发出红光，并将红光照射在土壤样品盒中的土壤上；一个液晶显示器、一个键盘、一个数据存储器；其中，单片机的串行口与RS232接口电路、液晶显示器、红外发射电路、光探测器、红光发射电路、键盘、数据存储器连接，聚光系统放置在光探测器和土壤样品盒中间。
所述的RS232接口电路是U2的第11端、第9端、第16端、第8端、第13端分别依次连接U1的第34端、第35端、第36端和J5的第2端和第13端；U2的第2端和第4端之间、第5端和第6端之间分别串联电容C12和C10；U2的第15与电源VCC和电容C23连接；U2的第3端、第7端分与C22的正极和C21的负极连接并联接入J5的第5端。
所述的红外发射电路是三极管Q6的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.2端连接，发射极与D2和R26连接，D2和R26的另一端连接并与R15和D4连接，R15和D4的另一端相互连接并接地。
所述的一个红光发射电路是三极管Q5的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.1端连接，发射极与D1和R16连接，D1和R16的另一端连接并与R10和D3连接，R10和D3的另一端相互连接并接地。
本发明的基于红外辐射的土壤水分测量仪科学理论依据红外线水分传感器是一种利用一定波长近红外线照射被测物体时不同水分对具吸收程度不同的原理制成的。理论和实践都证明，被测物体的含水率与吸收量有明显的相关性。仅用一个波长的红外线测量，由于被测物体的散射，会产生较大的误差，采用不被水分吸收的其它一种波长的红外线进行对比，就可以消除误差，实现精确的水分测量。
本发明的与现有技术相比，具有以下优点1.本发明的土壤水分测量仪测量速度快、精度高；2.本发明的土壤水分测量仪测一种价格低廉、便于携带且对人体没有任何损伤。
图1是本发明的土壤水分测量仪的系统框图；图2是本发明的土壤水分测量仪的系统电路图。
具体实施例下边结合图1、图2具体说明本发明的土壤水分测量仪系统连接关系、电路连接关系及其具体工作原理。
参见图1来说明本发明的土壤水分测量仪，包括单片机1，RS232接口电路2，液晶显示器3，红外发射电路4，光探测器5，聚光系统6，测试样品7，红光发射电路8及键盘9，数据存储器10电路。
其中，单片机MSP430的串行口1(T1，R1)、P5口之P5.1-P5.4、P4口之P4.2、P6口之P6.1、P4口之P4.1、P2口之P2.0-P2.3、串行口0(T0，R0)分别依次与RS232接口电路2、液晶显示器3、红外发射电路4、光探测器5、红光发射电路8、键盘9、数据存储器10连接；聚光系统放置在光探测器和土壤样品盒中间。
本发明的土壤水分测量仪工作过程测量时在键盘9上按下测量按钮，单片机1会按顺序先后控制红光发射电路8和红外发射电路4发出红光和特定波长的红外线，光线射到测试样品7上，其中一部分被测试样品7被吸收，另一部分被正反射并通过聚光系统6到达光探测器5，单片机1把光探测器5探测到的反射光强度通过A/D变换器转变为数字信号，然后对此信号进行运算处理，求得水分值，并把此水分值编号后存储在数据存储器10中，同时将当前测量结果显示在液晶显示器3上。数据存储器10可以存储340个记录并且在断电后数据不会丢失。按下键盘电路9上的上、下键可以读出所测的历史数据，也可以通过RS232接口10与PC机相连将数据上传。在正式测量土壤水分之前先以白板为测试对象，按下键盘上的校正按钮对系统进行校正以得出系统误差。
参见图2来说明本发明的土壤水分测量仪系统电路的连接关系。
RS232接口电路SP3220EB U2的第11端、第9端、第16端、第8端、第13端分别依次连接U1的第34端、第35端、第36端和J5的第2端和第13端；U2的第2端和第4端之间、第5端和第6端之间分别串联电容C12和C10；U2的第15与电源VCC和电容C23连接；U2的第3端、第7端分与C22的正极和C21的负极连接并联接入J5的第5端。
红外发射电路三极管Q6的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.2端连接，发射极与D2和R26连接，D2和R26的另一端连接并与R15和D4连接，R15和D4的另一端相互连接并接地。
红光发射电路三极管Q5的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.1端连接，发射极与D1和R16连接，D1和R16的另一端连接并与R10和D3连接，R10和D3的另一端相互连接并接地。
键盘电路按键S1，S2，S3，S3的一端相互连接并接地，另一端分别和U1的P2.0，P2.1，P2.3，P2.3及电阻R6，R7，R8，R9的一端连接，电阻R6，R7，R8，R9的另一端相互连接并接地。
电源电路U4的1脚与J1的2脚和电容C7的正极连接，U4的3脚与C6的正极，C8，C13及U3的1脚连接，U4的2脚，C6，C7的负极，C8的另一脚相互连接并接地。U3的3脚与C14的正极，C20连接，U3的2脚，C14的负极，C13、C20的另一脚相互连接并接地。图中所有网络标号为VCC都连接在一起，有接地符号的位置都连接在一起。J1的1脚接地。
数据存储器U5的1脚，2脚，3脚，4脚相互连接并接地，U5的5脚分别与U1的T0和R14连接，U5的6脚分别与U1的R0和R13连接，R13和R14另一脚相互连接。
液晶显示电路J2的1脚，2脚，3脚，4脚，6脚分别与U1的P5.1，P5.2，P5.3，P5.4，R19连接。
光探测电路放大器X1A的3脚与R1连接，R5的两端分别与X1A的1脚，2脚连接，光接收管U7的负极与X1A的2脚连接，U7的正极与分别R1的另一端相互连接并接地。R2的两端分别与X1A的1脚，X1B的5脚连接，R9的两端分别与X1B的6脚，7脚，R3连接，R3的另一端接地。X1B的7脚与U1的P6.1连接。
蜂鸣器电路三极管Q4的发射极与U6连接，集电极与电源和R4连接，基极和R12，R14的另一端连接，R12的另一端和U1的P1.4连接。
晶振电路晶振Y1两端分别与C9，C11，U1的52，53脚连接，C9，C11的另一端相互连接并接地。
其它U1的7脚同时与C1，C3的正极连接，C1的另一端和C3的负极相互连接并接地。U1的64脚同时与C4，C5的正极连接；C4的另一端，C5的负极，U1的62脚，63脚相互连接并接地。
权利要求
1.一种基于红外辐射的土壤水分测量仪，其特征在于，由分别与单片机(1)的串行口连接的RS232接口电路(2)、液晶显示器(3)、红外发射电路(4)、光探测器(5)、红光发射电路(8)、键盘(9)、数据存储器(10)和放置在光探测器(5)和土壤样品盒(7)中间聚光系统(6)组成。
2.根据权利要求1所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的RS232接口电路2是U2的第11端、第9端、第16端、第8端、第13端分别依次连接U1的第34端、第35端、第36端和J5的第2端和第13端；U2的第2端和第4端之间、第5端和第6端之间分别串联电容C12和C10；U2的第15与电源VCC和电容C23连接；U2的第3端、第7端分与C22的正极和C21的负极连接并联接入J5的第5端。
3.根据权利要求1所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的红外发射电路4是三极管Q6的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.2端连接，发射极与D2和R26连接，D2和R26的另一端连接并与R15和D4连接，R15和D4的另一端相互连接并接地。
4.根据权利要求1所述的土壤水分测量仪，其特征在于，所述的一个红光发射电路8是三极管Q5的集电极与电源VCC连接，基极与U1的第P4.1端连接，发射极与D1和R16连接，D1和R16的另一端连接并与R10和D3连接，R10和D3的另一端相互连接并接地。
全文摘要
本发明公开了一种基于红外辐射的土壤水分测量仪，由分别与单片机的串行口连接的RS232接口电路、液晶显示器、红外发射电路、光探测器、红光发射电路、键盘、数据存储器和放置在光探测器和土壤样品盒中间聚光系统组成。本发明的测量仪利用一定波长近红外线照射被测物体时不同水分对其吸收程度不同的原理制成的。本发明的土壤水分测量仪测量速度快、精度高、价格低廉、便于携带且对人体没有任何损伤，有广阔的市场前景。
文档编号G01N21/17GK101017133SQ20061010489
公开日2007年8月15日 申请日期2006年11月14日 优先权日2006年11月14日
发明者杨青, 杨术明, 邢振, 李勇军, 王宏斌, 安云飞, 刘志杰, 赵友亮, 李敏通, 候俊才 申请人:西北农林科技大学