土壤含水量校正装置及其进行校正的方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911276828.9 (22)申请日 2019.12.12 (71)申请人 中国农业大学 地址 100193 北京市海淀区圆明园西路2号 (72)发明人 程强陈懿东于淞贾浩凯 梁栌以 (74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限 公司 11002 代理人 麻雪梅 (51)Int.Cl. G01N 27/22(2006.01) G01K 7/18(2006.01) (54)发明名称 一种土壤含水量校正装置及其进行校正的 方法 (57)摘要 本发明涉及土壤含水量测量领域， 。

2、公开了一 种土壤含水量校正装置及其进行校正的方法， 包 括热电阻、 印制电路板和探针； 印制电路板包括 水分检测电路和温度检测电路， 水分检测电路用 于检测土壤的含水量， 温度检测电路用于检测土 壤的温度； 探针与水分检测电路的激励极电连 接， 热电阻的外壳与水分检测电路的地极电连 接， 热电阻的引线与温度检测电路电连接。 本发 明提供的土壤含水量校正装置， 可以实现对同一 位置水分含量以及温度进行同步检测， 将测得的 水分检测电路输出电压、 土壤温度以及印制电路 板所处环境温度带入温度对应的土壤水分含量 温度影响校正公式， 可以实现对土壤水分测量， 尤其是冻土未冻水含量测量的校正， 能够有效。

3、提 高测量精度。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 110927223 A 2020.03.27 CN 110927223 A 1.一种土壤含水量校正装置， 其特征在于， 包括： 热电阻、 印制电路板和探针； 所述印制电路板包括水分检测电路和温度检测电路， 所述 水分检测电路用于检测土壤的含水量， 所述温度检测电路用于检测土壤的温度； 所述探针 与所述水分检测电路的激励极电连接， 所述热电阻的外壳与所述水分检测电路的地极电连 接， 所述热电阻的引线与所述温度检测电路电连接。 2.根据权利要求1所述的土壤含水量校正装置， 其特征在于， 所述水分检测电路包括： 晶振、 平衡阻抗单元和第一。

4、放大器； 所述平衡阻抗单元的第一端与所述晶振电连接， 所述平 衡阻抗单元的第二端同时通过所述探针和所述热电阻接地； 所述第一放大器的反相输入端 设置在所述平衡阻抗单元与所述探针之间， 所述第一放大器的同相输入端设置在所述平衡 阻抗单元和所述晶振之间。 3.根据权利要求2所述的土壤含水量校正装置， 其特征在于， 所述水分检测电路还包 括： 第一检波器和第二检波器； 所述第一检波器设置在所述第一放大器的同相输入端和所 述平衡阻抗单元靠近所述晶振的一端之间， 所述第二检波器设置在所述第一放大器的反相 输入端和所述探针靠近所述平衡阻抗单元的一端之间。 4.根据权利要求1所述的土壤含水量校正装置， 其特。

5、征在于， 所述温度检测电路包括： 电源参考单元、 第一预设电阻、 第二预设电阻、 第三预设电阻和第二放大器； 所述热电阻、 所 述第一预设电阻、 所述第二预设电阻和所述第三预设电阻依次首尾连接， 所述第二放大器 的同相输入端连接在所述热电阻和所述第一预设电阻之间， 所述第二放大器的反相输入端 连接在所述第二预设电阻和所述第三预设电阻之间， 所述电源参考单元连接在所述第一预 设电阻和所述第二预设电阻， 所述热电阻和所述第三预设电阻之间的电路接地。 5.根据权利要求1所述的土壤含水量校正装置， 其特征在于， 所述探针的数量为多个， 各所述探针均与所述热电阻平行设置。 6.根据权利要求1所述的土壤含。

6、水量校正装置， 其特征在于， 各所述探针与所述热电阻 构成双针式、 三针式或四针式平行传输线结构。 7.根据权利要求1所述的土壤含水量校正装置， 其特征在于， 所述热电阻为Pt100铂热 电阻， 所述探针为圆形不锈钢探针。 8.一种基于权利要求1-7任一项所述的土壤含水量校正装置进行校正的方法， 其特征 在于， 包括： 步骤S1： 在探针和热电阻之间设置电容， 在预设的温度范围下对印制电路板进行温度 效应的校正； 其中， 温度范围包括零下部分和零上部分； 步骤S2： 将探针插入土壤中， 在零上的预设温度范围内对不同体积含水率的土壤进行 测量， 利用温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校。

7、正公式拟合出土壤特性校 准指数 ； 步骤S3： 利用水分检测电路测量出土壤总含水量 total， 在土壤冻结之后， 记录水分检测 电路的输出电压U0和温度检测电路输出的土壤温度Ts， 通过温度在零摄氏度及以下对应的 土壤水分含量温度影响校正公式， 完成冻土未冻水含量温度影响的校正。 9.根据权利要求8所述的土壤含水量校正装置进行校正的方法， 其特征在于， 所述步骤 S2中， 温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校正公式如下： 权利要求书 1/2 页 2 CN 110927223 A 2 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分别表 示冻。

8、土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰； Z为热电阻与探针的结构关系式； F为输出电压U0 与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式； Ts为土壤温度， Tb为印制电路板的环境温度， f 为误差随温度的关系式。 10.根据权利要求8所述的土壤含水量校正装置进行校正的方法， 其特征在于， 所述步 骤S3中， 温度在零摄氏度及以下对应的土壤水分含量温度影响校正公式如下： 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分别表 示冻土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰； Z为热电阻与探针的结构关系式； F为输出电压U0 与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式；。

9、 Ts为土壤温度， Tb为印制电路板的环境温度， f 为误差随温度的关系式； i、 l分别为冰的密度和液态水的密度。 权利要求书 2/2 页 3 CN 110927223 A 3 一种土壤含水量校正装置及其进行校正的方法 技术领域 0001 本发明涉及土壤含水量测量领域， 特别涉及一种土壤含水量校正装置及其进行校 正的方法。 背景技术 0002 土壤水分含量是土壤重要的物理参数， 它对于植物的生长有着极其重要的意义。 同时， 对于冻土而言， 在土壤冻融过程中， 地下水潜水位的变化以及土壤中水分和溶质(盐 分)的运动都明显地受土壤冻融规律的影响。 在地下水含盐量较高的地区还会造成土壤的 次生盐碱。

10、化。 土壤冻结时， 水分由液态变为固态其体积增大， 从而使土体体积膨胀， 产生了 冻胀现象。 土壤消融时， 土体体积减小， 也会产生融沉现象。 冻胀和融沉所产生的应力和变 形会对工业与民用建筑、 道路、 桥梁、 农田水利工程和矿山开采等造成危害。 因此， 对于土壤 水分含量的准确测量， 尤其是对于冻土未冻水含量的准确测量有着重要的意义。 0003 现有的土壤水分传感器大多数是基于高频介电理论而实现的。 由于液态水的介电 常数比空气和土壤颗粒的介电常数要大的多， 所以土壤的介电常数主要受到其体积含水率 的影响。 这类土壤水分传感器通过直接测量土壤的介电常数而间接估测土壤的体积含水 率。 0004。

11、 但是， 这种测量方法存在着缺陷。 由于液态水的介电常数随着温度变化而变化， 所 以当测量时的土壤温度与传感器标定时的土壤温度差的越大时， 传感器输出的土壤体积含 水率的误差也会越大。 另外， 传感器的PCB也存在温度效应， 当PCB所处的环境温度与传感器 标定时的环境温度差的越大时， 传感器输出的土壤体积含水率的误差也会越大。 总之， 这类 土壤水分传感器会受到温度的影响而产生误差， 在冻土测量中， 这种误差尤为明显。 发明内容 0005 (一)要解决的技术问题 0006 鉴于上述技术缺陷和应用需求， 本申请提出一种土壤含水量校正装置及其进行校 正的方法， 以解决现有的介电式土壤水分传感器在。

12、测量时， 尤其是在冻土中， 受到温度影响 而产生误差的缺陷。 0007 (二)技术方案 0008 为解决上述问题， 本发明提供一种土壤含水量校正装置， 包括： 0009 热电阻、 印制电路板和探针； 所述印制电路板包括水分检测电路和温度检测电路， 所述水分检测电路用于检测土壤的含水量， 所述温度检测电路用于检测土壤的温度； 所述 探针与所述水分检测电路的激励极电连接， 所述热电阻的外壳与所述水分检测电路的地极 电连接， 所述热电阻的引线与所述温度检测电路电连接。 0010 进一步地， 所述水分检测电路包括： 晶振、 平衡阻抗单元和第一放大器； 所述平衡 阻抗单元的第一端与所述晶振电连接， 所述。

13、平衡阻抗单元的第二端同时通过所述探针和所 述热电阻接地； 所述第一放大器的反相输入端设置在所述平衡阻抗单元与所述探针之间， 说明书 1/7 页 4 CN 110927223 A 4 所述第一放大器的同相输入端设置在所述平衡阻抗单元和所述晶振之间。 0011 进一步地， 所述水分检测电路还包括： 第一检波器和第二检波器； 所述第一检波器 设置在所述第一放大器的同相输入端和所述平衡阻抗单元靠近所述晶振的一端之间， 所述 第二检波器设置在所述第一放大器的反相输入端和所述探针靠近所述平衡阻抗单元的一 端之间。 0012 进一步地， 所述温度检测电路包括： 电源参考单元、 第一预设电阻、 第二预设电阻、。

14、 第三预设电阻和第二放大器； 所述热电阻、 所述第一预设电阻、 所述第二预设电阻和所述第 三预设电阻依次首尾连接， 所述第二放大器的同相输入端连接在所述热电阻和所述第一预 设电阻之间， 所述第二放大器的反相输入端连接在所述第二预设电阻和所述第三预设电阻 之间， 所述电源参考单元连接在所述第一预设电阻和所述第二预设电阻， 所述热电阻和所 述第三预设电阻之间的电路接地。 0013 进一步地， 所述探针的数量为多个， 各所述探针均与所述热电阻平行设置。 0014 进一步地， 各所述探针与所述热电阻构成双针式、 三针式或四针式平行传输线结 构。 0015 进一步地， 所述热电阻为Pt100铂热电阻， 。

15、所述探针为圆形不锈钢探针。 0016 为解决上述问题， 本发明提供一种土壤含水量校正装置进行校正的方法， 包括： 0017 步骤S1： 在探针和热电阻之间设置电容， 在预设的温度范围下对印制电路板进行 温度效应的校正； 其中， 温度范围包括零下部分和零上部分； 0018 步骤S2： 将探针插入土壤中， 在零上的预设温度范围内对不同体积含水率的土壤 进行测量， 利用温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校正公式拟合出土壤特 性校准指数 ； 0019 步骤S3： 利用水分检测电路测量出土壤总含水量 total， 在土壤冻结之后， 记录水分 检测电路的输出电压U0和温度检测电路输出的土壤温度T。

16、s， 通过温度在零摄氏度及以下对 应的土壤水分含量温度影响校正公式， 完成冻土未冻水含量温度影响的校正。 0020 进一步地， 所述步骤S2中， 温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校 正公式如下： 0021 0022 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分 别表示冻土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰； Z为热电阻与探针的结构关系式； F为输出电 压U0与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式； Ts为土壤温度， Tb为印制电路板的环境温 度， f为误差随温度的关系式。 0023 进一步地， 所述步骤S3中， 温度在零摄氏度及以下对。

17、应的土壤水分含量温度影响 校正公式如下： 0024 0025 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分 说明书 2/7 页 5 CN 110927223 A 5 别表示冻土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰； Z为热电阻与探针的结构关系式； F为输出电 压U0与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式； Ts为土壤温度， Tb为印制电路板的环境温 度， f为误差随温度的关系式； i、 l分别为冰的密度和液态水的密度。 0026 (三)有益效果 0027 本发明提供的土壤含水量校正装置， 可以实现对同一位置水分含量以及温度进行 同步检测， 将测得的。

18、水分检测电路输出电压、 土壤温度以及印制电路板所处环境温度带入 温度对应的土壤水分含量温度影响校正公式， 可以实现对土壤水分测量， 尤其是冻土未冻 水含量测量的校正， 能够有效提高测量精度。 附图说明 0028 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案， 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根 据这些附图获得其他的附图。 0029 图1是本发明实施例提供的壤含水量校正装置的结构示意图； 0030 图2是本发明实施例提供的水分检测电路的。

19、等效电路图； 0031 图3是本发明实施例提供的温度检测电路的等效电路图。 具体实施方式 0032 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发明实施例 中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是 本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 0033 本发明实施例提供一种土壤含水量校正装置， 如图1、 图2和图3所示， 热电阻2、 印 制电路板1(Printed Circuit Board， 简称PCB)和。

20、探针3。 热电阻2和探针3垂直于印制电路 板1。 印制电路板1包括水分检测电路和温度检测电路， 水分检测电路用于检测土壤的含水 量， 温度检测电路用于检测土壤的温度。 探针3与水分检测电路的激励极电连接， 热电阻2的 外壳与水分检测电路的地极电连接， 热电阻的引线与温度检测电路电连接。 0034 其中， 热电阻可选用Pt100铂热电阻， 电阻随温度升高而增加。 探针3为圆形不锈钢 探针。 探针3的数量为多个， 各探针3均与热电阻2平行设置。 根据探针3的数量， 各探针3与热 电阻2可构成双针式、 三针式或四针式等平行传输线结构。 0035 利用该土壤含水量校正装置进行含水量校正的过程中， 先在。

21、探针3和热电阻2之间 设置阻抗大小已知， 且温度稳定性良好的电容， 保证探针3和热电阻2之间所构成的阻抗为 一常数且不随温度发生变化， 在预设的温度范围下对印制电路板进行温度效应的校正， 例 如-20至60的环境当中。 然后将探针3插入土壤中， 在零上的预设温度范围内对不同体 积含水率的土壤进行测量， 利用温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校正公 式拟合出土壤特性校准指数 。 利用水分检测电路测量出土壤总含水量 total， 在土壤冻结之 后， 记录水分检测电路的输出电压U0和温度检测电路输出的土壤温度Ts， 通过温度在零摄氏 度及以下对应的土壤水分含量温度影响校正公式， 即可完成冻。

22、土未冻水含量温度影响的校 说明书 3/7 页 6 CN 110927223 A 6 正。 0036 本发明实施例提供的土壤含水量校正装置， 可以实现对同一位置水分含量以及温 度进行同步检测， 将测得的水分检测电路输出电压、 土壤温度以及印制电路板所处环境温 度带入温度对应的土壤水分含量温度影响校正公式， 可以实现对土壤水分测量， 尤其是冻 土未冻水含量测量的校正， 能够有效提高测量精度。 0037 在本发明提供的一实施例中， 如图2所示， 该水分检测电路包括： 晶振Y1、 平衡阻抗 单元Z0和第一放大器。 晶振Y1为土壤含水量校正装置提供基本的时钟信号。 平衡阻抗单元Z0 的第一端与晶振Y1电。

23、连接， 平衡阻抗单元Z0的第二端同时通过探针和热电阻接地。 0038 由于平衡阻抗单元Z0的第二端设置有探针、 热电阻及土壤， 为了便于计算将探针、 热电阻和土壤所构成的阻抗设为负荷阻抗单元Zp。 第一放大器的反相输入端设置在平衡阻 抗单元Z0与探针之间， 第一放大器的同相输入端设置在平衡阻抗单元Z0和晶振Y1之间。 0039 本实施例中， 水分检测电路还包括： 第一检波器和第二检波器。 第一检波器设置在 第一放大器的同相输入端和平衡阻抗单元Z0靠近晶振Y1的一端之间。 第二检波器设置在第 一放大器的反相输入端和探针靠近平衡阻抗单元Z0的一端之间， 即第二检波器设置在第一 放大器的反相输入端和。

24、负荷阻抗单元Zp之间。 第一检波器输出的Ua连接到第一放大器的同 相输入端， 第二检波器的输出的Ub连接到第一放大器的反相输入端。 第一放大器的输出U0作 为水分检测电路的输出。 0040 需要说明的是， 土壤含水量校正装置的工作原理基于高频介电理论。 由于液态水 的相对介电常数远远大于空气和土壤颗粒， 所以土壤水分含量的变化会导致土壤相对介电 常数的变化。 当土壤相对介电常数变化时， 探针、 热电阻和土壤所构成的阻抗也会发生变 化。 0041 第一放大器的输出与探针、 热电阻和土壤所构成的阻抗之间的关系可以记作： 0042 U0F(Zp) (1) 0043 式中， U0为第一放大器的输出， 。

25、Zp为探针、 热电阻和土壤所构成的阻抗， 其具体的公 式取决于水分检测电路的具体设计。 0044 如图3所示， 温度检测电路包括： 电源参考单元、 第一预设电阻R1、 第二预设电阻 R2、 第三预设电阻R3和第二放大器。 热电阻可为Pt100铂热电阻。 热电阻、 第一预设电阻R1、 第二预设电阻R2和第三预设电阻R3依次首尾连接， 组成的惠斯通电桥。 第二放大器的同相 输入端连接在热电阻和第一预设电阻R1之间， 第二放大器的反相输入端连接在第二预设电 阻R2和第三预设电阻R3之间， 电源参考单元连接在第一预设电阻R1和第二预设电阻R2， 热 电阻和第三预设电阻R3之间的电路接地。 电压参考单元。

26、为惠斯通电桥提供基准电压。 第二 放大器的输出作为温度检测电路的输出。 其工作原理基于热电阻测温技术。 热电阻的电阻 值随着温度的变化而改变， 当其阻值发生变化时， 两端的电压也会发生变化， 进而导致第二 放大器的输出发生变化。 0045 本发明实施例提供一种土壤含水量校正装置进行校正的方法， 包括如下步骤： 0046 步骤S1： 在探针和热电阻之间设置电容， 在预设的温度范围下对印制电路板进行 温度效应的校正。 其中， 温度范围包括零下部分和零上部分。 0047 步骤S2： 将探针插入土壤中， 在零上的预设温度范围内对不同体积含水率的土壤 进行测量， 利用温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量。

27、温度影响校正公式拟合出土壤特 说明书 4/7 页 7 CN 110927223 A 7 性校准指数 。 0048 步骤S3： 利用水分检测电路测量出土壤总含水量 total， 在土壤冻结之后， 记录水分 检测电路的输出电压U0和温度检测电路输出的土壤温度Ts， 通过温度在零摄氏度及以下对 应的土壤水分含量温度影响校正公式， 完成冻土未冻水含量温度影响的校正。 0049 本实施例中， 步骤S2中， 温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度影响校正 公式如下： 0050 0051 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分 别表示冻土中的液态水、 土。

28、壤颗粒、 空气和冰； Z为热电阻与探针的结构关系式。 F为输出电 压U0与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式。 Ts为土壤温度， Tb为印制电路板的环境温 度， f为误差随温度的关系式。 0052 本实施例中， 步骤S3中， 温度在零摄氏度及以下对应的土壤水分含量温度影响校 正公式如下： 0053 0054 其中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分 别表示冻土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰。 Z为热电阻与探针的结构关系式； F为输出电 压U0与热电阻、 探针和土壤所构成的阻抗关系式。 Ts为土壤温度。 Tb为印制电路板的环境温 度， 利。

29、用相关装置进行测量即可得到。 f为误差随温度的关系式。 i、 l分别为冰的密度和液 态水的密度。 0055 需要说明的是， 步骤S3中的 值与步骤S2中得到的非冻土中的 值一致。 sp为土壤 的孔隙度， 取一个典型值即可。 i、 l、 i、 a、 sp、 均为通过查阅资料可以得到的物理常数。 0056 其中， 根据传输线理论， 探针与热电阻的外壳所构成的传输线的特性阻抗与土壤 相对介电常数的关系可以记为： 0057 ZpZ( soil) (2) 0058 式中，soil为土壤相对介电常数。 其具体的公式与热电阻与探针之间的结构有关。 0059 具体地， 该土壤含水量校正装置进行校正的方法包括如。

30、下步骤： 0060 在含水量校正包括： 后端印制电路板温度效应的校正与前端土壤介电常数温度效 应的校正。 0061 后端印制电路板温度效应的校正具体原理为： 当印制电路板所处的环境温度不等 于传感器标定时所处的环境温度时， 会由于印制电路板的温度效应而使水分检测电路的输 出产生误差。 由于印制电路板的温度系数为一常数， 所以该温度效应导致的输出误差仅与 环境温度有关。 0062 假设传感器标定时的环境温度为室温25， 则水分检测电路的输出电压可以表示 为： 0063 U0U0 +f(Tb-25) (3) 说明书 5/7 页 8 CN 110927223 A 8 0064 式中， U0 为经过后。

31、端印制电路板温度效应的校正之后的水分检测电路输出电压； Tb为印制电路板的环境温度。 0065 前端土壤介电常数温度效应的校正具体原理为： 当传感器所测量土壤的温度不等 于传感器标定时所测土壤的温度时， 会由于液态水相对介电常数的温度效应导致土壤相对 介电常数发生变化， 进而导致水分检测电路的输出产生误差。 通过对冻土相对介电常数、 土 壤总含水量以及冻土自由水相对介电常数的公式进行整理， 得出冻土未冻水含量的校正公 式。 0066 由式(1)和式(2)联立可得： 0067 soilZ-1F-1(U0) (4) 0068 考虑到式(3)所提出的后端印制电路板温度效应产生的误差， 式(4)可进一。

32、步改写 为： 0069 soilZ-1F-1U0-f(Tb-25) (5) 0070 进一步地， 描述冻土相对介电常数的模型为： 0071 0072 l+ sp+ + i1 (7) 0073 式中， 为相对介电常数， 为土壤中各成分的体积百分比， 相应的下标l、 sp、 a、 i分 别表示冻土中的液态水、 土壤颗粒、 空气和冰。 为土壤特性校准指数， 其数值大小一般为 0.5。 0074 进一步地， 土壤总含水量、 土壤液态水含量、 土壤含冰量的关系可以表示为 0075 0076 式中， total为土壤总含水量， i、 l分别为冰的密度和液态水的密度。 0077 进一步地， 冻土中自由水的相。

33、对介电常数与土壤温度的关系可以表达为： 0078 l(Ts)78.541-4.58(Ts-25)+1.1910-5(Ts-25)2-2.8010-8(Ts-25)3 (9) 0079 进一步地， 对式(5)、 式(6)、 式(7)、 式(8)、 式(9)进行联立， 整理可得到土壤水分含 量温度影响校正公式。 0080 0081 由式(10)可知， 通过对U0、 Ts和Tb进行测量， 带入公式， 即对后端印制电路板温度效 应的校正和前端土壤介电常数温度效应的校正。 式中， Ts小于等于零的时候， 对应冻土未冻 水含量温度影响校正公式。 Ts大于零时， 对应非冻土水分含量温度影响校正公式。 008。

34、2 在一个具体的实施例中， 该校正方法包括三个步骤。 0083 步骤S1： 在探针和热电阻之间接入一个阻抗大小已知， 且温度稳定性良好的电容， 即保证探针和热电阻之间所构成的阻抗Zp为一常数且不随温度发生变化。 此时， 在室温25 的情况下记录下水分检测电路的输出U0， 认为这个输出电压U0为水分检测电路的准确输 说明书 6/7 页 9 CN 110927223 A 9 出， 即没有后端印制电路板温度效应产生的误差， U0U0 。 之后， 将土壤含水量校正装置置 于不同的环境温度当中， 并记录下水分检测电路的输出， 本实施例将校正装置置于-20至 60的环境当中， 并且每隔0.5记录一次水分检。

35、测电路的输出电压值U0， 计算出在不同温 度下的误差值， 通过对误差和温度值进行拟合即可得到误差随温度的关系。 由此即可通过 上述公式(3)对后端印制电路板的温度效应所引起的水分检测电路输出误差进行校正。 0084 步骤S2： 将土壤含水量校正转置的探针插入固定体积含水率5的土壤当中， 使土 壤的温度由25降至3左右， 保证土壤不要冻结， 并且每隔0.5记录下水分检测电路的 输出U0以及温度检测电路的输出Ts。 之后调整土壤的体积含水率分别为10、 15、 20、 25并重复之前的步骤。 利用公式(10)中的温度在零摄氏度以上对应的土壤水分含量温度 影响校正公式拟合出一个最优的 值。 0085。

36、 步骤S3： 将土壤含水量校正转置的探针插入土壤当中， 并且在土壤冻结之前测出 土壤的总含水量 total。 在土壤冻结之后， 利用校正装置所测出的水分测量电路输出电压U0 和土壤温度Ts， 将这两个测量值带入温度在零摄氏度及以下对应的土壤水分含量温度影响 校正公式可得到校正之后的冻土未冻水含量， 从而提高冻土中未冻水含量检测的精确度。 0086 综上所述， 本发明土壤含水量校正装置进行校正的方法， 可以实现对同一位置水 分含量以及温度进行同步检测， 将测得的水分检测电路输出电压、 土壤温度以及印制电路 板所处环境温度带入温度对应的土壤水分含量温度影响校正公式， 可以实现对土壤水分测 量， 尤。

37、其是冻土未冻水含量测量的校正， 能够有效提高测量精度。 0087 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的， 其中所述作为分离部件说明的单元可 以是或者也可以不是物理上分开的， 作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单 元， 即可以位于一个地方， 或者也可以分布到多个网络单元上。 可以根据实际的需要选择其 中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。 本领域普通技术人员在不付出创造性 的劳动的情况下， 即可以理解并实施。 0088 最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制； 尽管 参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解： 其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和 范围。 说明书 7/7 页 10 CN 110927223 A 10 图1 图2 说明书附图 1/2 页 11 CN 110927223 A 11 图3 说明书附图 2/2 页 12 CN 110927223 A 12 。