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龍圖騰網(wǎng)恭喜紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院申請(qǐng)的專利一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀及其測(cè)試方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN111398373B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-07-04發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202010357632.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01N27/22；該發(fā)明授權(quán)一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀及其測(cè)試方法是由盛慶元;沃金平;蔡曉霞;余鋮韜;馬方毅設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2020-04-29向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀及其測(cè)試方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明所述的一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀及其測(cè)試方法，包括殼體、觸摸屏、電池、電源開關(guān)、探頭和電路板單元，所述殼體上頂部安裝有觸摸屏和電源開關(guān)，所述殼體內(nèi)部安裝有電路板單元和電池，所述殼體下部安裝有探頭，所述探頭內(nèi)設(shè)置有正極板和負(fù)極板，所述正極板和負(fù)極板和電路板單元電連接，所述觸摸屏、電池和電源開關(guān)也和電路板單元電連接，所述電路板單元包括穩(wěn)壓源單元、單片機(jī)、方波信號(hào)源單元、選頻模擬開關(guān)、精密電阻R、波峰檢測(cè)單元和溫度傳感器。電容式探頭不易磨損，電路簡(jiǎn)單，可有效測(cè)量探頭電容值，提高儀器抗電導(dǎo)率性能，整體檢測(cè)儀便攜式設(shè)計(jì)，方便實(shí)際使用。

本發(fā)明授權(quán)一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀及其測(cè)試方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種雙頻激勵(lì)的土壤水分檢測(cè)儀的測(cè)試方法，所述土壤水分檢測(cè)儀包括殼體1、觸摸屏2、電池3、電源開關(guān)4、探頭5和電路板單元6，所述殼體1上頂部安裝有觸摸屏2和電源開關(guān)4，所述殼體1內(nèi)部安裝有電路板單元6和電池3，所述殼體1下部安裝有探頭5，所述探頭5內(nèi)設(shè)置有正極板7和負(fù)極板8，所述正極板7和負(fù)極板8和電路板單元6電連接，所述觸摸屏2、電池3和電源開關(guān)4也和電路板單元6電連接，所述電路板單元6包括穩(wěn)壓源單元11、單片機(jī)12、方波信號(hào)源單元13、選頻模擬開關(guān)14、精密電阻R15、波峰檢測(cè)單元16和溫度傳感器17，其特征在于，包括如下步驟： 1設(shè)立測(cè)試原理，采用一階RC串聯(lián)電路穩(wěn)態(tài)響應(yīng)原理，在方波激勵(lì)下，電容充放電穩(wěn)定后，電容端電壓的波峰波谷電壓關(guān)系為 UT＝U0+Us-U01-e-TRC1 式中，UT——電容上的波峰電壓值，U0——電容上的波谷電壓值，Us——方波高電平電壓值，T——方波周期，R——電阻值，電容C含雜散電容ΔC和土壤水分變化引起的電容Cx，其中Cx與土壤等效相對(duì)介電常數(shù)ε成正比為 Cx＝gε2 式中，g——比例系數(shù) 式1整理為 UT＝Us+Us-U0e-TRΔC+gε3 2建立測(cè)試模型，在已知相對(duì)介電常數(shù)ε溶液中，分別標(biāo)定f1、f2頻率方波激勵(lì)下，對(duì)應(yīng)輸出信號(hào)U1，U2與ε關(guān)系數(shù)學(xué)模型 ε＝fU1|f14 ε＝fU2|f25 所述式4、式5選擇式6的指數(shù)模型 y＝a+b·ecx+d6 3采集測(cè)試信號(hào)，單片機(jī)12控制選頻模擬開關(guān)14進(jìn)而控制方波信號(hào)源單元13生成頻率為f1、f2的兩個(gè)方波信號(hào)，采集頻率為f1、f2的兩個(gè)方波信號(hào)的峰值電壓； 4處理測(cè)試信號(hào)，將兩個(gè)峰值電壓進(jìn)行信號(hào)處理計(jì)算出土壤水分含量，處理測(cè)試信號(hào)包括如下三個(gè)步驟： 步驟一：由f1、f2頻率方波激勵(lì)下輸出信號(hào)Uf1、Uf2依據(jù)標(biāo)定模型式4、式5分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)相對(duì)介電常數(shù)εf1、εf2，顯然作為導(dǎo)電的土壤介質(zhì)，依式4、式5計(jì)算出的εf1、εf2值中含有離子遷移極化信息，直接用于換算土壤含水量會(huì)出現(xiàn)較大誤差； 步驟二：選取合適的土壤相對(duì)介電常數(shù)式ε與測(cè)試頻率F的模型，參照文獻(xiàn)土壤介電常數(shù)隨頻率的變化特性，以及指數(shù)函數(shù)的數(shù)學(xué)特性，所述土壤相對(duì)介電常數(shù)式ε與測(cè)試頻率F的模型，選擇式7模型，a、b、c、d為待定參數(shù)，在此c取值為f1，d取值為f2，再由f1，εf1、f2，εf2求得a、b，式7具有當(dāng)F-c大于4倍的d時(shí)，εF趨于穩(wěn)定值a的數(shù)學(xué)特性，將a記為εeff，用于換算土壤含水量的土壤相對(duì)介電常數(shù) 步驟三：參照Topp模型式8，計(jì)算εeff對(duì)應(yīng)的土壤體積含水率θ 式中，θ——土壤體積含水率； 5顯示測(cè)量結(jié)果，4中的結(jié)果通過觸摸屏2顯示。

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