基于FDR原理的冻土测量方法

在我国地面气象观测中，冻土的自动观测一直未能实现，为了解决这一问题，本文基于频域反射(Frequency Domain Reflectometry,FDR)测量原理，通过测量土壤介电常数变化实现冻土测量的方法，设计了一种基于平面电容传感器分层检测冻土的传感器，土壤冻结时，其内部水分会相变为冰，水的介电常数远大于冰，利用水冻结相变后引起介电常数急剧变化的特性，建立了基于土壤介电常数、地温反演冻土的数学模型，并进行了典型土壤实验室冻结试验及外场对比观测试验，结果表明：冻土传感器能正确分辨土壤冻结状态，测量数据与人工观测趋势一致，相关系数可达099以上，平均测量误差小于3 cm，基于介电特性的冻土传感器可以准确连续测量土壤的冻结深度及其生消变化