Способ контроля влагообеспеченности растений

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ РАСТЕНИЙ, включающий посылку электромагнитной волны и регистрацию ее ослабления, о т л и ч аю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности, посылку формируют в виде двух приземных электромагнитных волн вертикальной и горизонтальной поляризации, а о влагообеспеченности растений судят го разности ослаблений этих волн.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUN

РЕСПУБЛИК (l9I (и) A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ з

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Ф

° °

° °

Нето&ение иэщееиие сигнала

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И OYHPblTHA (21) 3427320/30-15 (22) 21.04.82 (46) 23.05.84. Бюл. У 19 (72) В.В. Коларж, А.Г. Дотолев и С.В. Новожилов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт комплексной автоматизации мелиоративных систем (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 478238, кл. (01 0 25/26, 1973. (lIPOTOTIIII), 3(Я) A 01 G 7/GÎ С 01 N 25 26 (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ВЛАГООБЕСПЕЧЕННОСТИ РАСТЕНИЙ, включающий посылку электромагнитной волны и регистрацию ее ослабления, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, посылку формируют в виде двух приземных электромагнитных волн вертикальной и горизонтальной поляризации, а о влагообеспеченности растений судят го разности ос» лаблений этих волн.

1093293

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для контроля увлажнения почвы корнеобитаемого слоя и контроля физического состояния растений.

Наиболее близким к изобретению является способ контроля влагообеспеченности растений, включающий посылку электромагнитной волны параллельно поверхности и регистрацию ее ослабления.

Величина ослабления сигнала, пропорциональная концентрации водных паров по трассе прохождения, фиксируемая приемником, позволяет судить о влагообеспеченности растений по показаниям измерителя испарений (1).

Однако концентрация водных паров над полем определяется не только интенсивностью испарения с его поверхности (а именно, она позволяет судить о влагообеспеченности растений), но и интенсивностью воздушного обмена с вышележащими слоями, который резко зависит от градиента температуры, интенсивности турбулентно-..г"o потока, влажности атмосферы. В связи с этим, показания измеряемой величины неоднозначно отражают сос тояние водообеспеченности растений, вследствие чего может осуществляться несвоевременная водоподача, непроизводительная потеря воды.

Помимо этого в измерениях по данному способу невозможно устранить наводки от атмосферных радиоволн и влияние рельефа местности

Целью изобретения является повышение точности контроля влагообес печенности растений.

Поставленная цель достигается тем, что посылку электромагнитных волн формируют в виде двух приземных электромагнитных волн вертикаль ной и горизонтальной поляризации, а о влагообеспеченности растений судят по разности ослаблений этих волн.

Способ основан на различной зависимости коэффициента ослабления электромагнитных волн различных поляризаций от диэлектрической. проницаемости и проводимости почвы при прохождении их над поверхностью поля. Коэффициент ослабления нриэем" ной электромагнитной волны приближенно описывается уравнением

2+0 3х ф - А

2 + 0,6Х + х где х — численное расстояние.

Величина численного расстояния определяется для вертикально поляризованной электромагнитной волны выражением

7i ç

10 " Х б+(60ЛГ() а для горизонтально поляризованной волны как

Т3

Х = {8 -3) i(6O) ь)

Х где r — расстояние, пройденное волной, f,4 — диэлектрическая проницаемость:и проводимость почвы; - длина излучаемой волны.

Как видно, изменение коэффициента ослабления электррмагнитных волн, распространяющихся над поверхностью раздела воздух — земля и имеющих различную поляризацию, при измене :.

25 нни влажности почвы различно и имеет противоположное направление, Так, .коэффициент ослабления вертикально поляризованной волны при увеличении влажности почвы увеличивается, a горизонтально поляризованной волныуменьшается. Раздельный прием электромагнитных волн различной паляризации в точке приема иа трассе, распространения и сравнение величин

35 принимаемых сигналов определяют величину влажности почвы поверхност1 ного слоя контролируемого поля и соответственно влагообеснеченность растений.

На чертеже приведена блок-схема реализации способа.

На краю поля, занятого возделываемой культурой, влагообеспеченность которой изменяется непосредственно над его верхностью, устанав45 ливается вертикальная антенна 1 и горизонтальная антенна 2, перпендикулярная вертикальной и направлению излучения, а также передатчик-генератор сигналов УКВ диапазона 3.

Генератор возбуждает одновременно вертикальный и горизонтальный вибраторы через блок 4 дифференциальной трансформации, осуществляющий ,деление выходной мощности передатчи. ка-генератора УКВ диапазона 3 .попо:лам. Тип передатчика выбирается в зависимости от выходной мощности и площади контролируемого поля.

Составитель В. Алексеев

Редактор А. Шандор Техред С.Легеза Корректор Г. Огар

Заказ 3322/2 Тираж 722 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 10932

Таким образом, на передающем кон-це формируется система двух электромагнитных волн — вертикальной и горизонтальной поляризации, излучаемая над контролируемым полем. По прохождении электромагнитных волн над почвой, каждая,из них претерпевает различное ослабление, величина которого определяется влажностью почвы. f0

На другом, приемном, конце поля устанавливаются вертикальная 5 и перпендикулярная ей и направлению измерения горизонтальная 6 приемные антенны, каждая из которых подключе- 1 на к.входу приемников 7 и 8. Выходы приемников 7 и 8 подсоединены к компаратору 9. Причем выход приемника, подключенного, например, к горизонтальному вибратору, подан на 20 компаратор через последовательно соединенный аттенюатор-измеритель 10 влажности (например переменный резистор) .

Вертикально поляризованная элект- 2s ромагнитная волна принимается толь- ко вертикальной антенной 5, а горизонтально поляризованная — горизонтальной 6. Каждый из приемников 7 и,8 принимает соответствующий сигнал З0 и подает его на выход в виде постоян:ногь по знаку напряжения, величина .которого пропорциональна соответствующему коэффициенту ослабления электромагни7ной волны, происшедшему вследствие их прохождения иад границей раздела воздух - земля, т.е. над поверхностью контролируемого поля, верхний (корнеобитаемый) слой почвы которого своей влажнос- 40 тью определяет ее электрические параметры — диэлектрическую проницаемость и проводимость.

Компаратор 9 фиксирует отклоне. ние от нулевого положения, за кото- 4 рое принято, например, такое, .когда приемники при полном увлажнении почвы подают на выходах одинаковые величины напряжения. Аттенюатор-измеритель 10 влажности, проградуированный в относительных величинах влажности, регулировкой величины напряжения на выходе приемника 8 (подключенного к горизонтальному вибратору) обеспечивает равенство напряжений обоих сигналов на входах компаратора 9, при котором последний вновь фиксирует нулевое значение.

Показание аттенюатора-измерителя 10 влажности, в этом случае дает значение влажности верхнего слоя почвы и соответствующую оценку влагообеспеченности растений.

При этом..в измерениях отсутству- ет влияние растительности поля,. так как на приеме обеспечивается вычитание величин, индуцированных двумя электромагнитными волнами °

В предлагаемом способе метод измерений относительный, так как на излучающем конце формируется система двух независимых электромагнитных волн и, поскольку, на приемном конце фиксируется разница индуцируемых ими сигналов, то s отличие от известного затухание электромагнитных волн вследствие наличия растительного покрова и иные влияния взаимно вычитаются и не влияют на измеряемую величину.

Оценка влагообеспеченности растений по измерению влажности наиболее динамичного и непосредственно связанного с физиологическим состоянием растения поверхностного слоя почвы, устраняет влияние атмосферных и физиологических факторов. Точность в определении влагообеспеченности растений, а соответственно в определении начала полива, возрастает до нескольких часов в отличие от одного-двух дней у известного.