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土壤的水分含量、耕作特性等對農作物的產量有很大的影響，所以在每年的春播、秋種時節要及時準確地獲得土壤墑情，以便合理安排灌溉。土壤含水量是土壤墑情的重要指標，要求對土壤濕度的準確性、均勻性、波動性進行客觀的計量檢測，同時又有快速、方便、規范化等要求。土壤水分測量經歷了一個漫長的發展過程: 傳統的人工測量不僅要耗費大量的人力、物力，而且時效性較差；各種機械式濕度記錄儀或巡檢儀體積龐大、精度低、響應時間長，且容易出現故障采用高分子濕敏電容器或濕敏電阻器作為濕度傳感器，雖然提高了測量的精度，但是測量電路復雜，給應用帶來了諸多不便。目前新的水分檢測原理研究和新型土壤水分傳感器設計取得了長足的進展，在此基礎上應用現代電子、計算機和通信技術設計研制了各種高性 能的土壤水分檢測裝備。盡管固定式墑情監測系統具有精度高、功能齊全、監測面廣等優勢，但其主要不足在于從固定點采集的墑情信息不能良好地反映耕地的正常使用狀況。而手持式土壤水分測量儀則克服了這一缺點，且性價比高，方便農技、科研人員使用和推廣，具有廣泛的市場需求和廣闊的應用前景。但是現有的便攜式土壤水分測量儀器大都具有以下特點測量數據先保存在存儲器或SD卡中，測量結束后將數據導入計算機進行后續處理，不僅易發生數據丟失，而且測量數據不能及時應用；缺乏測量位置、實時時間等輔助信息的自動獲取，測量時由人工或其他設備記錄測量位置，根據人工或測量儀器時鐘獲得測量時間，容易引起數據錯亂和誤差，不利于與GIS系統自動結合；另外在傳感器選用、測量結果校正等方面也存在不足。基于頻域反射( FDR) 原理、采用GPS/GPRS/GSM技術、結合標準的實驗校正方法，研制一種新型的便攜式土壤水分檢測儀。
頻域反射儀(FDR)法
FDR通過發射電磁脈沖，根據電磁波在土壤中傳播頻率 主要受土壤的含水量高低的影響，通過測定土壤含水量與土壤基質的介電常數關系，終計算得出土壤含水量。被稱為介電傳感器的FDR探頭主要由平行排列的2根金屬棒或 網環形狀的金屬環對電極組成1個電容、中間作為電介質的土壤及FDR自帶震蕩接收器組成1個調諧電路，通過儀器自身設計好的傳輸線將頻率信號傳輸到介電傳感器，FDR通過 掃頻頻率來檢測振幅大時的共振頻率，而土壤含水量不 同，發生不同的共振頻率，通過振蕩器共振頻率土壤含水量呈非線性反比關系，終計算土壤含水量的大小。FDR法的優點操作簡單、能夠實現快速、自動化定點連續觀測，安全且兼顧測定量程寬，需要更少的校準工作。
SWM 5000是一款用于自動監控有效水灌溉的設備，可幫助節省資源、優化產量，SWM 5000的測量原理是基于FDR（頻域反射）技術，可快速、準確對土壤濕度進行測量。中心處理硬件采用堅固不銹鋼探針，可手動利用液壓或壓入土中。
測量探針位置
手動測量探針頂部(1個傳感器)
土壤等距分層 0-30, 30-60 和 60-90 cm處 (3個傳感器) 在灌溉時，深層的土壤持水力也可考慮進來。
德國steps土壤溫濕度測量儀SWM 5000產品應用
SWM 5000土壤溫濕度測量儀可設計為緊湊套件，安裝在拖拉機上。拖拉機在田間移動時，同時推出滾筒噴水裝置，此時可測量土壤水分濕度。
SWM 5000可以通過駕駛室的智能手機App控制。另外，系統還可獨立使用（手持測量儀和測量探針），替換掉所有以前的土壤濕度測量系統。
評估和灌溉管理
在不同地點測量土壤濕度后，可通過App讀取讀數，獲取所需的灌溉量建議。樣品地有GPS標示，可儲存特殊性能（地形圖、不均一地區等）。在計算區域特異性灌溉量時，要綜合考慮這些性質。
該系統是滾筒灌溉系統的良好補充
灑水器拔出后，同時可測量土壤濕度。測量后，拖拉機司機可通過“SWM Companion”app來接收建議灌溉量。配有適當的泵模塊，灌溉指令通過發送到滾筒灑水器，灌溉自動進行，灌溉水自動調節到土壤區塊區域特異性所需水量狀態。
德國steps土壤溫濕度測量儀SWM 5000產品參數
主機參數
外殼：防噴濺、IP40
重量：330g(主機)
顯示：54×32mm；128×64Pixel
電池：9V電池
測量循環：1min-24h可調
手機連接：通過Bluetooth4.2(2.4GHz)
尺寸：83×180×55mm
工作溫度：0-+40°C
輸入：5-pin DIN插口
測量時間：濕度和溫度：2s
數據內存：約3440個測量值
手機操作：配有App“SWM Companion”(Android,iOS)
語言：德語、英語、俄語
土壤濕度測量參數
單位：Vol%
量程：0-99.9%
分辨率：0.1%
精度：±5%（測量值）
測量方法：FDR
校準：通過軟件0%；水中*
溫度測量參數
單位：°C
量程：0-+60°C
分辨率：0.1°C
精度：±0.5°C
測量方法：DC(內置傳感器)
校準：無需校準
手工測量探針
帶把手不銹鋼管、測量附件
尺寸：長度1000mm；直徑20mm；標示插入深度100mm
傳感器：1x溫度；1x土壤濕度；離插入插頭距離9cm
自動測量探針
不銹鋼管、安裝在液壓裝置設備
尺寸：長度1000mm；直徑30mm
傳感器：3x溫度；3x土壤濕度；離插入插頭距離：9–39–69cm
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