基于加热光纤分布式温度传感器的土壤含水率测定方法

为探讨加热光纤分布式温度传感技术测量土壤含水率不同方法的可行性,通过室内土槽试验,加热埋设于砂土的碳纤维光纤,利用分布式温度传感器测量不同含水率下沿光纤的温度变化,建立最大升温值、累积升温值和热导率与土壤含水率的关系,并比较这3种方法推求土壤含水率的测量精度。结果表明,光纤的温度波动随采样间距的增大或时间间隔的增大均减小,合理的采样间距和时间间隔设置能控制温度波动小于±0.1℃。在低(0～0.1 m~3/m~3)、中(0.1～0.2 m~3/m~3)和高(0.2～0.35 m~3/m~3)3个含水率水平,热导率法的测量精度均高于最大升温值法和累积升温值法,并且3种方法的测量精度均随含水率增加而降低;热导率法的均方根误差为0.015 m~3/m~3,低于最大升温值法(0.038 m~3/m~3)和累积升温值法(0.050 m~3/m~3)。研究对高时空分辨率精确获取田间尺度土壤墒情信息发展精准农业具有重要意义。