时域反射仪研究进展 及在灌溉学科中应用

时域反射仪(Time Domain Reflectometry)或称为TDR,是一种无辐射危害不损坏土壤结构,间接快速测试土壤或基质容积含水量和表面介电常数的先进仪器。本文就时域反射仪的原理、研究发展和在土壤学科研究中的应用等方面进行论述。     

测试土壤含水率和电导率的时域反射仪系

研究了用于土壤参数测试的时域反射仪(TDR)系统原理与电路实现方法.根据系统设计要求设计出时域反射仪样机,该样机脉冲发生电路产生140 ps上升沿的时域脉冲,接收电路等效采样精度为8.69 ps,并设计了时域反射仪系统控制程序,给出了程序的系统控制和数据处理流程图.利用研制的TDR样机对两种土壤样本的相对介电常数进行了测试,反演了土壤样品的体积含水率,同时利用采集波形反演计算出不同湿度土壤样品的体积含水率和体积电导率,反演体积含水率与称量法测的结果接近,测试误差均小于4%.     

时域反射仪对水分非均匀分布土壤含水率的测定

为了评估时域反射仪测定水分非均匀分布土壤的含水率的性能，该研究在室内试验中将土柱纵向分为上下2层，设置土壤水分差为0.05、0.10和0.15 cm3/cm3 3种情况，进行不同含水率梯度下水分非均匀分布对该仪器测定土壤含水率的影响试验，并在田间试验中进行了实地测试。结果表明，在室内新型时域反射仪随着上下2层土壤含水率梯度差的增加，测定土壤含水率的均方根误差略有增大，在水分分布相对均匀的土壤中测定土壤含水率的均方根误差小于 0.028 cm3/cm3。在田间竖直埋设探头，上湿下干和上干下湿的土壤     

时域反射仪（TDR）及其应用

时域反射仪（ＴＤＲ）是新发展起来的土壤含水量测定仪器。它以快速、方便、无需标定以及便于自动观测记录等优势特征受到广泛的关注。本文较为全面的介绍了时域反射仪的发展过程、工作原理、应用范围以及使用中要注意的问题。对帮助全面了解这一新的土壤含水量测定技术以及在实际工作中正确的使用这一先进技术促进科研工作进行都具有一定的意义。     

时域反射仪（TDR）及其应用

时域反射仪（ＴＤＲ）是新发展起来的土壤含水量测定仪器。它以快速、方便、无需标定以及便于自动观测记录等优势特征受到广泛的关注。本文较为全面的介绍了时域反射仪的发展过程、工作原理、应用范围以及使用中要注意的问题。对帮助全面了解这一新的土壤含水量测定技术以及在实际工作中正确的使用这一先进技术促进科研工作进行都具有一定的意义。     

不同灌水次数对枸杞土壤水分动态变化规律的影响研究

利用时域反射仪,对不同灌水次数下土壤含水量的变化进行了研究,分析了不同灌水定额下的土壤含水量随深度变化的特征。结果表明：土壤含水量变化的深度一般在0-100cm内,尤其0～60cm土层变化尤为激烈,在100～180cm范围内各处理土壤水分变化不明显,按枸杞土壤水分运移规律将0～180cm土层进行划分,土壤湿度垂直分布分...     

时域反射仪测定高含盐土壤盐分研究

采用室内试验的方法,通过使用时域反射仪(TDR100)测定不同含盐量及不同含水率土样的电导值,与采用电导率仪测定的土壤溶液电导值及烘干法测得的含水率值进行比较。结果表明,它们之间存在显著的线性关系。并根据测定结果得到标定公式,提出使用TDR测定高含盐量土壤含盐量的方法。试验结果可为河套灌区野外测定土壤含盐量提供参考。     

应用时域反射仪测定非饱和土壤水力传导度

利用垂直土柱上渗法测定非饱和土壤水力传导度,其可靠性和精度难以保证。针对这一问题,应用瞬时剖面法的原理,利用时域反射仪自动、连续监测多点土壤含水率的优点,对非饱和土壤水力传导度的测量方法进行了改进,并与以往的实验方法进行了对比。改进后的方法不仅简化了计算,而且提高了实验精度。     

时域反射仪测定土壤水分的研究进展

时域反射仪测定土壤水分的研究进展龚元石（中国农业大学农业水管理研究所北京１０００９４）１引言ＴＤＲ是一门有关电的检测技术，由于被广泛地用于查明电缆线上的错误信号而被称为电缆雷达。从７０年代末期起，为了准确测定土壤含水量，一些研究者开始对ＴＤＲ技术产生...     

TDR技术及其在土壤水分及土壤溶质测定方面的应用

测量土壤含水量有许多方法 ,称量法费时费力 ,不能原位重复测量 ,中子仪法测量土壤表层含水量时 ,特别是在低含水量测量时由于中子的泄漏而测不准确。时域反射仪 ( TDR)为表层土壤的精确测量提供了有效的手段 ( Nielson,1 995)。用 TDR测量土壤含水量由 Topp( 1 980 )首创 ,近 2 0年来 ,无论是在技术上还是应用上都得到了长足的发展。近年来 ,出于对植物营养需求及溶质输运的研究 ,特别是无机污染物迁移的研究的兴起 ,使得迅速测定土壤溶液的化学组成变得越来越重要。以往土壤溶液组成的测定是用真空陶土头抽提土壤水溶液进行分析 ( Rho…     

扬州地区TDR法田间测定不同土壤含水量的标定

使用美国Spectrum TDR 100便携式水分测定仪,在扬州地区不同土壤,找出TDR法和烘干法测定土壤含水量之间的关系。通过试验证明,容重在1.3 g/cm3处TDR测定值接近真实值,容重越小或越大,其偏差就越大。粘粒含量为0~200 g/kg,砂粒含量在300~500 g/kg范围内,TDR测定值接近于烘干法。利用TDR测定土壤水分,砂土和壤土可以不用调整,而粘壤土和粘土要进行系数换算,粘壤土的测定结果要除以1.18,粘土的测定结果要除以1.44。     

基于微波频时域变换的土壤灌溉湿润锋检测技术

为有效解决传统TDR系统在确定土壤湿润锋位置时带宽小、上升沿时间长、分层界面位置测量误差大等问题,本文在研究TDR阻抗测量的基础上,利用微波频域、时域变换理论提出了一种基于便携式矢量网络分析仪的土壤湿润峰测量方法。利用ADS仿真分析验证了TDR波形重新建模方法,证明了不同阻抗交界面检测的可靠性。通过油水交界面、2层不同含水率土壤干湿交界面、3层不同含水率土壤干湿交界面位置的测量,与传统TDR方法测得的结果进行对比,结果表明基于便携式矢量网络分析仪建立的微波阻抗反射信号转换模型在实际应用中具有很好的准确性,可为土壤分布式含水率的测定提供理论借鉴。     

基于低频滤波法的T-TDR含水率测量方法研究

为了解决T-TDR(Thermo-time domain reflectometry)探针短,土壤含水率测量效果差等技术问题,提出了一种低频滤波法LFF(Low frequency filter)进行TDR波形分析的计算模型。通过对TDR波形快速傅里叶变换,得到组成TDR波形的频谱,对其低频滤波后重新快速傅里叶反变换,可实现LFF变换。试验通过4种土壤,每种5个含水率的20个土样进行测试,通过LFF法和传统WINTDR法对比,结果表明LFF法具有较好的计算结果,其与干燥法的决定系数R2达0.983 5。LFF法不仅有效提高了T-TDR短针土壤含水率的测试精度,还简化了土壤含水率测试校验程序,提高了测试效率。     

土壤含盐量对TDR含水率测试结果的影响及校正方法

利用多种TDR仪器测试不同盐分质量浓度条件下的含水率,与烘干法测得的结果进行比较,探讨了土壤盐分对各种TDR仪器的测量精度的影响。针对TDR100仪器,采用多种探头,分析不同长度、不同间距的探针对测试结果的影响。结果表明,所选5种仪器测试结果均受盐分影响,随盐分质量浓度的增加,测得的含水率值增大或是无法得出合理数值。TDR100所用探头,其探针越长、间距越宽受盐分影响越大。在含盐率较低的土体中,各仪器测试结果与烘干法测量结果变化趋势基本一致,可采用线性函数进行标定,R2均在0.94以上。试验结果可为野外试验的选点、测试和含水率校正提供参考。     

A manually controlled TDR soil moisture meter operating with 300 ps rise-time needle pulse

Summary The principle of operation of a simple, manually controlled Time Domain Reflectometer (TDR meter) for soil moisture measurements, which operates with a needle pulse of 300 ps rise-time, is described. A block diagram and constructions are also given. Construction of a switchless multiple sensor probe, having an inherent delay reference, is presented. Results of measurements of the soil dielectric constant as related to water content, for soils having different bulk densities, textures and humus content show a high correlation. The results agree closely with other investigators measurements with different, more expensive, TDR instruments. The general principle of microprocessor-controlled TDR operated soil moisture meter is considered.Patent pending     

用TDR快速确定非饱和土中水分的入渗锋面

对低含水量土壤进行灌溉时在土壤中会形成水分的入渗锋面,垂直插入的ＴＤＲ信号可以在水分锋面形成二次反射。由ＴＤＲ（时域反射仪）测得的折合介电常数,平均含水量和锋面反射波三种方法来确定表土在非饱和灌溉条件下水分入渗锋面,与水分实际入渗距离进行对比分析表明用介电常数测得的锋面比用土壤水分计算结果准确,在初始入渗时,只有用锋面反射波方法计算的入渗深度才是可行的。     

应用TDR对土壤含水率及土壤冻结融解深的计测

运用 TDR(Time Domain Reflectometry)计测土壤含水量 ,80年代以来就受到了瞩目 ,到今天为止TDR方法在土壤盐分浓度 ,浸润面深度 ,冻结融解面深度等许多领域得到广泛应用。为了确认在运用 TDR方法进行土壤含水率测定时介电常数 ε与含水率 θ之间的关系曲线的滞后现象的有无 ,以及确认运用 TDR方法计测土壤冻结融解面深度的有效性 ,进行了一系列的实验。实验证明 ,在运用 TDR方法进行土壤含水率测定时介电常数ε与含水率θ之间的标定曲线中没有出现滞后现象 ,运用 TDR方法计测土壤冻结融解面深度不论在室内实验还是在田间实验中都很有效 ,并取得了较高的精度。     

基于TDR的土壤水分传感器设计与试验

针对农田环境下观测作物生长所需土壤水分变化的实际需要,研制了一种基于TDR原理的新型土壤水分传感器。运用等效采样原理和窄脉冲激励来构建高速波形重建方法,同时设计开发 PC 上位机软件,通过蓝牙技术将TDR测量设备与上位机软件进行通信,测量结果可实时无线传输。为验证其性能,进行了4种不同质地土壤的标定试验,并与波兰Easy Test 公司的FOM／mts型TDR进行对比。试验结果表明：该传感器在土壤含水量非饱和状态下,测量结果与土壤实际含水量线性相关度达到0．97以上,且几乎不受土壤质地影响,具有一定的推广应用价值。     

气-水二相砂介质的饱和度与毛细压力关系研究

采用一种新的动态测试方法,TDR-张力计-数据采集器联用,动态测定沙柱中气-水二相条件下饱和度与毛细压力(S-p)关系曲线。对各组成仪器的工作原理,以及TDR和张力计的标定方法做了具体介绍,对实验装置的稳定性也进行了专门测试。结果表明,TDR-张力计-数据采集器联用装置可安全准确快速测量出气-水二相条件下饱和度与毛细压力关系的动态变化。