土壤多参数复合测试系统研究

设计了一种同时采集土壤含水率、电导率及温度的多参数复合测试系统，对基于驻波率原理的土壤含水率测量方法、基于电流电压“四端法”的土壤电导率测量方法和基于“铂电阻”的土壤温度测量方法做了较为深入的研究。以北京地区土壤为测试样本，土壤含水率、温度及电导率传感器的输出与对应的测量值线性拟合相关性分别为0.998 3、0.999 8、0.999 1，动态响应时间依次为土壤含水率460 ms、温度13 s、电导率2.28 s，稳定性测试结果的标准差分别为土壤含水率0.011 5、温度0.001 4、电导率0.010 3，系统稳态及动态性能均满足土壤多参数的测量要求。对土壤多参数复合测试系统的抗干扰性能进行了分析与论证，得出在采用分时供电的前提下，多参数复合测试系统的干扰主要存在于土壤含水率与土壤温度之间，即土壤温度探针作为介质异物会造成土壤含水率测量值的升高，这是一个系统误差，可在数据处理中进行统一补偿。选用得到普遍认可的土壤含水率传感器、土壤温度传感器、土壤电导率传感器与本研究的土壤多参数复合测试系统进行性能对比研究表明：本系统满足土壤含水率、温度和电导率实时在线测量的要求，可以为精细农林业提供一种高精度的便携式土壤多参数检测工具