土壤剖面水分线性尺度测量方法.PDF

２０１７年 ４月 农 业 机 械 学 报 第 ４８卷 第 ４期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０４．０３３ 土壤剖面水分线性尺度测量方法 高志涛１，２　田　昊１，２　赵燕东１，２ （１．北京林业大学工学院，北京 １０００８３；２．北京林业大学城乡生态环境北京实验室，北京 １０００８３） 摘要：针对现有土壤水分点尺度下测量的局限性，提出了一种线性尺度下的土壤剖面水分测量方法，并设计了一种 基于驻波比法的土壤剖面水分信息测量传感系统。借助 ＨＦＳＳ高频电磁场仿真软件与网络矢量分析仪对传感器环 形探头的电场强度分布情况与阻抗特性进行了分析研究，确定了环形探头适应性与敏感区域。以 ２种不同质地的 土壤作为试验样本，对土壤水分传感器的输出与对应的测量值进行了多项式拟合，决定系数均达到了 ０９９以上， 传感器的稳态与动态性能均能满足土壤剖面水分的测量要求。通过多层水分土柱穿层试验与对比试验表明，该系 统能够满足线性尺度下土壤剖面水分的实时测量需求，具有较高的测量精度与稳定性。设计的土壤剖面水分线性 测量系统的各项指标均达到实际应用的需求，具有较高的应用推广价值。 关键词：土壤水分；线性尺度；实时测量系统 中图分类号：Ｓ２３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１７）０４０２５７０８ ＬｉｎｅａｒＳｃａｌｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｏｉｌＰｒｏｆｉｌｅＭｏｉｓｔｕｒｅ ＧＡＯＺｈｉｔａｏ１，２　ＴＩＡＮＨａｏ１，２　ＺＨＡＯＹａｎｄｏｎｇ１，２ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ ２．ＢｅｉｊｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＵｒｂａｎａｎｄＲｕｒａｌＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｉｎｔｉｎｇａｔｔｈｅｍａｉｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎ ｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆｐｏｉｎｔｓｃａｌｅｉｎ ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｌｉｎｅａｒｓｃａｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄａｎｄａｓｅｎｓｏｒｓｙｓｔｅｍ ｏｆｓｏｉｌｐｒｏｆｉｌｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎｓｔａｎｄｉｎｇｗａｖｅｒａｔｉｏｍｅｔｈｏｄ．Ｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆａ ｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅＨＦＳＳａｎｄｖｅｃｔｏｒｎｅｔｗｏｒｋａｎａｌｙｚｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｅｎｓｏｒｒｉｎｇｐｒｏｂｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｅａｒｅａｓｏｆｔｈｅｒｉｎｇｐｒｏｂｅ．Ｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｓｏｉｌｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｘｔｕｒｅｓｗｅｒｅｔａｋｅｎａｓ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅｏｆｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓｗｅｒｅ ｅｘｅｃｕｔｅｄｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｆｉｔｔｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗａｓａｂｏｖｅ０９９ａｎｄ ｔｈｅｓｔｅａｄｙａｎｄｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏ