專利名稱：基于電容的濕度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及土壤或其他材料的濕度檢測(cè)，并且更具體地，涉及基于電容的濕度傳感器。
背景技術(shù)：
可以使用具有一個(gè)或多個(gè)基于電容的濕度傳感器的探測(cè)器測(cè)量土壤或其他材料的體積含水量。每個(gè)基于電容的濕度傳感器可以包括兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)，這兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)由電介質(zhì)隔開以形成電容器。傳感器可以被布置并緊固在探測(cè)器內(nèi)，該探測(cè)器可以是能夠插入土壤中的塑料輸送管。每個(gè)電容器的電場(chǎng)延伸到輸送管之外，并且與管周圍的土壤相互作用，以使電容器的值能夠變化。可變電容器可以與固定的電感器連接，以形成具有頻率_F=1/(2ttVIZ)的自激振蕩器。在題為“Moisture and Salinity Sensor and Method of Use (濕度和鹽分傳感器和使用方法)”的美國(guó)專利5418466中示出了這種裝置的示例，該美國(guó)專利5418466涉及濕度和鹽度測(cè)量，并且特別地涉及可以提供各種介質(zhì)的濕度/復(fù)合介電常數(shù)的值的傳感器以其使用方法。傳感器裝置被配置為用于指示介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)和電導(dǎo)率，并且使用調(diào)諧電路。該調(diào)諧電路振蕩使得振蕩頻率代表介質(zhì)的復(fù)合介電常數(shù)?；陔娙莸臐穸葌鞲衅鞅仨毐恍?zhǔn)。需要為每個(gè)不同的傳感器設(shè)計(jì)和土壤類型做校準(zhǔn)。通過測(cè)量有代表性的傳感器對(duì)具有幾個(gè)不同的體積含水量處指定土壤的頻率響應(yīng)，可以完成校準(zhǔn)。校準(zhǔn)過程可以涉及將一個(gè)或多個(gè)傳感器組件安裝在指定土壤類型的開闊田地中，并且在將水加入到土壤時(shí)監(jiān)測(cè)傳感器響應(yīng)。在每個(gè)土壤樣品可能被物理地移除并且被分析以建立與土壤讀數(shù)擬合的響應(yīng)曲線之前，該校準(zhǔn)過程可能需要穩(wěn)定土壤數(shù)天或數(shù)周。在各種含濕量中的每一種處，可以使用推土設(shè)備移除和切割土壤，以獲得用于體積分析的實(shí)體土壤樣品。此校準(zhǔn) 過程可能是時(shí)間和勞動(dòng)力密集型的。用于土壤或其它材料的基于電容的濕度傳感器需要更有效的和成本有效的校準(zhǔn)裝置和方法。遷移介質(zhì)(migrat ion medium)已經(jīng)被提出用于基于電容的濕度傳感器,試圖減少或消除校準(zhǔn)要求。例如，題為 “Soil Matric Potential and Salinity MeasurementApparatus and Method of Use ( 土壤基質(zhì)勢(shì)和鹽度測(cè)量裝置和使用的方法)”的美國(guó)專利7042234涉及土壤測(cè)量裝置，其包括基于電容的土壤濕度和鹽分傳感器、預(yù)定濕度遷移介質(zhì)，該預(yù)定濕度遷移介質(zhì)定位在鄰近所述傳感器的空間中，使得該介質(zhì)基本上占據(jù)所述傳感器的影響區(qū)域。該介質(zhì)與待測(cè)量的土壤進(jìn)行濕度連通，并且所述傳感器適于測(cè)量和產(chǎn)生代表所述介質(zhì)的體積含水量的數(shù)據(jù)。傳感器數(shù)據(jù)處理裝置確定所述介質(zhì)的土壤濕度和鹽分兩者。通過使用測(cè)得的土壤體積含水量和所述介質(zhì)的濕度釋放曲線，能夠得到土壤的基質(zhì)勢(shì)。該介質(zhì)的測(cè)量到的鹽度對(duì)應(yīng)于與該介質(zhì)進(jìn)行濕度連通的土壤的鹽度。然而，遷移介質(zhì)會(huì)增加用于傳感器的地中安裝裝置的孔徑，并且需要額外的時(shí)間和成本。存在對(duì)具有成本效益的、用于測(cè)試和表征土壤類型的小型的基于電容的濕度傳感器和方法的需求。還存在用于小型的、具有成本效益的、快速操作和勞動(dòng)密集程度低的基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)的裝置和方法的需求。

發(fā)明內(nèi)容
—種基于電容的濕度傳感器，該濕度傳感器是小型的、更快的和/或勞動(dòng)密集程度低的。在一個(gè)實(shí)施例中，該濕度傳感器可以包括:具有內(nèi)部空腔的套管；插入所述內(nèi)部空腔的容器，該容器填充有土壤或其它材料；和一對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶，該對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶圍繞所述套管的外部，形成電容器并且提供頻率輸出。圍繞所述套管的圓周定位的所述環(huán)連接到固定的電感器，以形成具有可變頻率輸出的振蕩器。此外，用于基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)方法可以使用所述套管或校準(zhǔn)夾具?？梢愿鶕?jù)用于多種物質(zhì)種的每一種的頻率輸出，測(cè)量用于使材料飽和的體積含水量，并且確定一方程式中的至少一個(gè)擬合常數(shù)來校準(zhǔn)該濕度傳感器，其中在該方程式中體積含水量是頻率輸出和多個(gè)擬合常數(shù)的函數(shù)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)夾具的側(cè)面透視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的具有基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)夾具的側(cè)部透視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的基于電容的濕度傳感器的側(cè)面透視圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出用于校 準(zhǔn)用于土壤類型的一個(gè)或多個(gè)基于電容的濕度傳感器102的校準(zhǔn)夾具100的第一實(shí)施例。校準(zhǔn)夾具100可以是具有大于探測(cè)器104的已知容積的殼體。例如，校準(zhǔn)夾具100可以是PVC管，具有約2升的容積和約4英寸至約8英寸的直徑。該校準(zhǔn)夾具可以是圓筒形的或非圓筒形的，并且可以具有大于在該校準(zhǔn)夾具中被校準(zhǔn)的基于電容的濕度傳感器102的影響范圍的寬度。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)基于電容的濕度傳感器102可以包括由電介質(zhì)隔開以形成電容器的一對(duì)導(dǎo)電環(huán)，并且可以被布置和固定到探測(cè)器104內(nèi)部的支承裝置。該支承裝置還可以包括振蕩器電路板。該探測(cè)器可以是塑料管，該塑料管具有大約兩英寸的內(nèi)徑和約3/16英寸的壁厚。每個(gè)傳感器可以被定位成與探測(cè)器內(nèi)壁直接接觸。例如，每個(gè)傳感器102可以包括一對(duì)銅帶106，每條帶具有大約2英寸的直徑和約1/2英寸的寬度。銅帶可以在軸向方向上彼此隔開約1/2英寸。電容器的電場(chǎng)可以延伸到探測(cè)器壁之外，并且可以與探測(cè)器周圍的土壤或其他物質(zhì)相互作用，以使電容器的值可變?？勺冸娙萜骺梢耘c固定電感器(L)連接，以形成具有頻率'F= 1/(2 π V LG)的自激振蕩器。在圖1的實(shí)施例中，底部密封件108可以設(shè)置在校準(zhǔn)夾具100的底表面處。任選地，砂層也可以設(shè)置在底部密封件的正上方。此外，排水旋塞Iio可以定位在校準(zhǔn)夾具的鄰近底部密封件的壁中，并且可以用于從校準(zhǔn)夾具中排放或排除水。在圖1的實(shí)施例中，用于特定土壤類型的基于電容的濕度傳感器102的校準(zhǔn)可以包括將具有至少一個(gè)傳感器的探測(cè)器104插入校準(zhǔn)夾具中?？梢缘玫絺鞲衅黝l率輸出，用于包括被引入校準(zhǔn)夾具中的空氣、水、干燥基質(zhì)和飽和土壤的幾種物質(zhì)中的每一種。
在圖1的實(shí)施例中，校準(zhǔn)夾具100可以具有2升的容積。在校準(zhǔn)夾具僅由于空氣的情況下，以及在校準(zhǔn)夾具中僅具有水的情況下，可以從傳感器102得到傳感器頻率輸出。選定的土壤類型的已知體積的干燥基質(zhì)可以被引入校準(zhǔn)夾具，并且可以得到用于該干燥基質(zhì)的傳感器頻率輸出。土壤可以被壓縮到已知壓縮壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器校準(zhǔn)方法可以包括將已知體積的水引入校準(zhǔn)夾具，直到土壤完全地飽和。該方法還可以包括測(cè)量水的體積，并且確定添加到校準(zhǔn)夾具以使所選土壤類型的干燥基質(zhì)飽和的水的體積分?jǐn)?shù)，或wv。例如，如果使2升校準(zhǔn)夾具中的干燥基質(zhì)飽和所添加的水的體積是807毫升，則體積含水量是0.807/2，或者Wv = 0.4035?？梢缘玫接糜陲柡屯寥赖膫鞲衅黝l率輸出。任選地，然后可以打開排水旋塞110，使得水可以通過重力排出夾具，并且可以測(cè)量排出的水的體積。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器的校準(zhǔn)方法可以包括將每個(gè)傳感器頻率讀數(shù)，如在IOOMHz至200MHz的范圍內(nèi)的頻率，轉(zhuǎn)換到成比例的頻率值。最高的傳感器頻率讀數(shù)是用于空氣的(例如，161MHz)，并且可以被轉(zhuǎn)換成0.000的最小成比例的頻率值。最低的傳感器頻率讀數(shù)是用于水的(例如，115MHz)，并且可以被轉(zhuǎn)換成1.000的最大成比例的頻率值?？梢酝ㄟ^線性內(nèi)插法將每個(gè)其它傳感器頻率讀數(shù)轉(zhuǎn)換成0.000和1.000之間的成比例的頻率值。例如，用于干燥基質(zhì)的129MHZ的傳感器頻率讀數(shù)可以被轉(zhuǎn)換成0.695的成比例的頻率值，并且用于飽和土壤的119MHz的傳感器頻率讀數(shù)可被轉(zhuǎn)換成0.906的成比例的頻率值。每一個(gè)成比例的頻率值也可以稱為歸一化響應(yīng)(NR)。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器校準(zhǔn)方法可以包括求解一方程式，在該方程式中體積含水量是用于飽和土壤的傳感器頻率響應(yīng)或成比例的頻率值以及一個(gè)或多個(gè)擬合常數(shù)的函數(shù)。例如，一個(gè)這種方程式是Wv= ((NR-C)/Α)α/Β)，并且可以求解一個(gè)或多個(gè)擬合常數(shù)A、B或C。在這個(gè)示例中，Wv是添加到校準(zhǔn)夾具以使干燥基質(zhì)飽和的水的體積分?jǐn)?shù)，NR是用于飽和土壤的歸一化響應(yīng)，以及A、B和C是擬合常數(shù)。在這個(gè)示例中，擬合常數(shù)B可以基于在IOOMHz至200MHz的目標(biāo)范圍頻率處的用于潮濕土壤的通用折射電介質(zhì)模型。例如，對(duì)于大多數(shù)土壤，在IOOMHz至200MHz的傳感器頻率范圍中，用于擬合常數(shù)B的適當(dāng)?shù)闹凳?.450。此外，擬合常數(shù)C可以基于傳感器的用于選定的土壤類型的干燥基質(zhì)的成比例的頻率值。在這個(gè)示例中，C = 0.695。隨后可以為是剩余值的擬合常數(shù)A求解該方程式。在這個(gè)示例中，A = 0.040。在一個(gè)實(shí)施例中，在圖1的方法和裝置被用來確定用于特定的傳感器和土壤類型的擬合常數(shù)A、B和C以后，用于擬合常數(shù)的相同的方程式和相同的值可以用來根據(jù)用于該傳感器和土壤類型的傳感器頻率響應(yīng)可靠地和可重復(fù)地確定體積含水量。圖2示出傳感器校準(zhǔn)夾具200的第二實(shí)施例，其中探測(cè)器202處于倒置的位置中。基于電容的濕度傳感器204可以被安裝到探測(cè)器的內(nèi)表面，與探測(cè)器內(nèi)壁直接接觸。底部密封件206可以設(shè)置在校準(zhǔn)夾具200的底表面處或附近，并且排水旋塞208可以被用于從校準(zhǔn)夾具中排放或排除水。用于圖2的校準(zhǔn)夾具的方法可以與用于圖1的裝置的方法基本上相同。圖3示出基于電容的濕度傳感器300的實(shí)施例，該濕度傳感器300可以用于土壤或其它材料的含水量的測(cè)試、表征土壤類型和/或用于選定土壤類型的傳感器的校準(zhǔn)。傳感器300可以被稱為作為內(nèi)部傳 感器，因?yàn)橥寥阑蚱渌牧峡梢员环胖迷谌萜骰蚱髅?10中，容器或器皿310插入一對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶306內(nèi)。該對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶306形成圍繞于中空?qǐng)A筒或套管304的外部定位的邊緣電容器(fringing capacitor)。在圖3中示出的基于電容的濕度傳感器300可以用于校準(zhǔn)具有相同或基本上相同的電容器尺寸和電感器特性的傳感器。例如，使用圖3的裝置的校準(zhǔn)可以提供與圖1或圖2的裝置的相同或基本相同的結(jié)果。在圖3中，環(huán)狀導(dǎo)電帶306可以被連接到相同的或類似的固定電感器或振蕩器板，以形成具有與圖1和2的那些頻率輸出和范圍相同的頻率輸出和范圍的自激振蕩器。其結(jié)果是，從傳感器300獲得的校準(zhǔn)值是有效的，并且可以用于安裝在用于插入土壤中的探測(cè)器中的基于電容的濕度傳感器。傳感器300比其他的校準(zhǔn)夾具和方法在尺寸上可以明顯更小、更快地操作，勞動(dòng)密集程度更低。在圖3的實(shí)施例中，導(dǎo)電帶306可以形成邊緣電容器，每條帶具有約2英寸的優(yōu)選直徑和約1/2英寸和約I英寸之間的優(yōu)選寬度。該導(dǎo)電帶可以是銅制的，并且可以在軸向方向上彼此間隔開約1/2英寸。該電容器的尺寸可以與在圖1和2的探測(cè)器中所示的基于電容的濕度傳感器中的電容器相同或大致類似。電容器的電場(chǎng)可以延伸穿過圓筒或套管304的壁，并且與在容器310中的物質(zhì)相互作用，以使電容器的值可變?？勺冸娙萜骺梢耘c在振蕩器板312上的固定電感器(L)連接，以形成具有頻率7 F= 1/(2 Ji V LG)的自激振蕩器。振蕩器板可以被連接到可以提供頻率計(jì)數(shù)器的微處理器電路板314。在圖3的實(shí)施例，圓筒或套管304可以是單件塑料體，具有約2英寸的外徑和約3英寸和大約6英寸之間的長(zhǎng)度?？涨换騼?nèi)部通道308可以至少部分地或完全地延伸通過該套管，并且可以具有約1.75英寸的內(nèi)徑。容器310可以是玻璃或塑料罐，其尺寸形成為用于通過套管插入到所述空腔或通道。容器310的外圓周可以與套管304的內(nèi)圓周相同或稍小于套管304的內(nèi)圓周，使得它滑動(dòng)配合但不是緊配合。例如，容器的容積可以是約250毫升。在圖3的實(shí)施例中，使用用于特定的土壤或其它材料的傳感器300的校準(zhǔn)可以包括將容器310插入空腔或內(nèi)部通道308中，并且獲得用于在容器中的幾種物質(zhì)中的每一種的傳感器頻率輸出。在容器中僅具有空氣的情況中和在容器中僅具有水的情況中，可以得到傳感器頻率輸出。土壤或其它材料的已知體積的干燥基質(zhì)可以被引入容器中，并且可以得到用于該干燥基質(zhì)的傳感器輸出。在圖3的實(shí)施例中，水可以被添加到容器310到，直到土壤或其它材料完全飽和。添加到容器中的水的體積可以被測(cè)量，并且可以確定使土壤或其它材料的干燥基質(zhì)飽和的體積含水量wv。例如，如果所添加的使容器中的干燥基質(zhì)飽和的水的體積是101毫升，則體積含水量為101/250，或者Wv = 0.404?？梢垣@得用于飽和的土壤或其它材料的傳感器頻
率輸出。在圖3的實(shí)施例中，傳感器校準(zhǔn)方法可以包括使用為圖1和2的實(shí)施例描述的相同方法將每個(gè)傳感器頻率讀數(shù)轉(zhuǎn)換為成比例的頻率值。在一個(gè)實(shí)施例中，使用圖3的裝置的傳感器校準(zhǔn)方法還可以包括求解一方程式，在該方程式中，體積含水量是用于飽和土壤或其它材料的傳感器頻率響應(yīng)或成比例的頻率值以及一個(gè)或多 個(gè)擬合常數(shù)的函數(shù)。例如，例如，可以從方程式Wv = ((NR-C)/A)(1/B)求解一個(gè)或多個(gè)擬合常數(shù)A、B或C。在上面的方程式中，Wv是添加到容器以使干燥基質(zhì)飽和的水的體積分?jǐn)?shù)，NR是用于飽和的土壤或其它材料的歸一化響應(yīng)，以及A、B和C是擬合常數(shù)。如果容器310的壁存在任何輕微的影響，則可以包括一個(gè)或多個(gè)其它擬合常數(shù)以進(jìn)行補(bǔ)償。在上述方程式中，擬合常數(shù)B可以基于在目標(biāo)范圍內(nèi)的傳感器頻率處的用于潮濕土壤的通用折射電介質(zhì)模型。例如，對(duì)于IOOMHz至200MHz的傳感器頻率范圍，擬合常數(shù)B可以被選擇為0.450。此外，擬合常數(shù)C可以基于傳感器的用于土壤或其它材料的干燥基質(zhì)的成比例的頻率值。在這個(gè)示例中，C = 0.695。然后可以為作為唯一剩下的未知值的擬合常數(shù)A求解該方程式。在這個(gè)示例中，A = 0.040。一旦確定用于特定的傳感器和土壤或其它材料類型的擬合常數(shù)A、B和C，則可以使用上面的方程式來基于傳感器的頻率響應(yīng)確定該土壤或其他材料的體積含水量。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3的裝置和方法可以用于確定用于特定的傳感器和土壤或其它材料的一個(gè)或多個(gè)擬合常數(shù)，并且相同的擬合常數(shù)然后可以用來根據(jù)傳感器的頻率響應(yīng)可靠地和可重復(fù)地確定該土壤或其它材料的體積含水量。因此，圖3的裝置和方法使得能夠使用容器中的小樣本來校準(zhǔn)基于電容的濕度傳感器，而不是將具有傳感器的探測(cè)器插入地中。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3的基于電容的濕度傳感器可以用于測(cè)量除土壤之外的材料(包括但并不限于農(nóng)產(chǎn)品)的含水量?？梢允褂蒙鲜龅难b置和方法針對(duì)選定的材料校準(zhǔn)傳感器300?？梢垣@得用于放置在容器中并插入套管304中的干燥材料的傳感器頻率，并且可以獲得用于用具有測(cè)定體積的水飽和后的材料的傳感器頻率。使用上面描述的相同或相似的方程，可以確定用于該材料和傳感器的擬合常數(shù)。校準(zhǔn)以后，傳感器可以用于可靠地和可重復(fù)地測(cè)量該材料的含水量。在一個(gè)實(shí)施例中，圖3的基于電容的濕度傳感器和相應(yīng)的方法可以用來表征土壤或其他材料。例如，可以將傳感器300的用于未知的土壤的干燥基質(zhì)和/或飽和樣品的輸出頻率與傳感器的用于一個(gè)或 多個(gè)已知土壤類型的頻率輸出相比。來自傳感器300的頻率輸出可以與諸如沙地、砂質(zhì)壤土、壤土或粘土的已知土壤類型相同或大致近似。已經(jīng)描述了優(yōu)選的實(shí)施例，但將變得明顯的是，在不脫離本發(fā)明的如在附后權(quán)利要求中限定的范圍的情況下，可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種基于電容的濕度傳感器，包括: 具有內(nèi)部空腔的套管； 插入所述內(nèi)部空腔的容器，該容器填充有土壤或其它材料；和 一對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶，該對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶圍繞所述套管的外部，形成電容器并且提供頻率輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述土壤或其它材料是水飽和的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述土壤或其它材料是干的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述頻率輸出涉及所述土壤或其它材料的含水量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中所述電容器被連接到固定的電感器，以形成自激振蕩器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電容的濕度傳感器，其中，所述套管是中空的圓筒狀的塑料體。
7.一種基于電容的濕度檢測(cè)方法，包括下述步驟: 使用材料填充具有已知體積的容器； 將所述容器插入中空套管中；以及 獲得來自一對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電環(huán)的 頻率輸出，該對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電環(huán)圍繞所述中空套管的圓周定位并且連接到固定的電感器，以形成具有可變頻率輸出的振蕩器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，還包括下述步驟: 使用具有已測(cè)量體積的水使所述材料飽和，并且獲得用于飽和材料的頻率輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，還包括下述步驟: 將水倒入所述容器中，并且獲得用于水的頻率輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 將干燥基質(zhì)放置在所述容器中，并且獲得用于所述干燥基質(zhì)的頻率輸出。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 通過將來自所述材料的頻率輸出與已知材料的頻率輸出進(jìn)行比較而表征所述材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟:通過獲得用于所述容器中的多種材料中的每一種的頻率輸出而校準(zhǔn)基于電容的濕度傳感器。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟:作為所述頻率輸出的函數(shù)確定體積含水量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 通過使用所述頻率輸出和所述體積含水量來確定在一方程式中的至少一個(gè)擬合常數(shù)而校準(zhǔn)基于電容的濕度傳感器，在該方程式中所述體積含水量是所述頻率輸出的函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電容的濕度檢測(cè)方法，進(jìn)一步包括下述步驟:確定在方程式Wv = ((NR-C) /A) _中的擬合常數(shù)A、B或C，其中Wv是在所述容器中的飽和土壤的體積含水量，并且NR是用于所述頻率輸出的歸一化值。
16.一種基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)方法，包括下述步驟: 從基于電容的濕度傳感器獲得用于多種物質(zhì)中的每一種的頻率輸出，所述多種物質(zhì)包括但不限于空氣、水、干燥基質(zhì)和飽和材料； 測(cè)量用于使所述材料飽和的體積含水量；以及 確定一方程式中的至少一個(gè)擬合常數(shù)，在該方程式中體積含水量是所述頻率輸出和多個(gè)擬合常數(shù)的函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 將承載有基于電容的濕度傳感器的探測(cè)器插入直徑大于該探測(cè)器的校準(zhǔn)夾具中，以及 將所述多種物質(zhì)中的每一種放入在所述校準(zhǔn)夾具中。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 將所述多種物質(zhì)中的每一種放入容器中，以及 將所述容器插入所述基于電容的濕度傳感器的一對(duì)導(dǎo)電環(huán)內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的基于電容的濕度傳感器的校準(zhǔn)方法，進(jìn)一步包括下述步驟: 使用連接到中空的塑料·套管的外表面的導(dǎo)電環(huán)將容器插入所述中空的塑料套管中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于電容的濕度傳感器，可以包括具有內(nèi)部空腔的套管；插入所述內(nèi)部空腔的容器，該容器填充有土壤或其它材料；和一對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶，該對(duì)環(huán)狀導(dǎo)電帶圍繞所述套管的外部，形成電容器并且提供頻率輸出。圍繞套管的圓周定位的環(huán)連接到固定的電感器，以形成具有可變頻率輸出的振蕩器?？梢愿鶕?jù)用于多種物質(zhì)中的每一種的頻率輸出，測(cè)量用于使該材料飽和的體積含水量，并且確定一方程式中的至少一個(gè)擬合常數(shù)而校準(zhǔn)該傳感器，在該方程式中體積含水量是頻率輸出和多個(gè)擬合常數(shù)的函數(shù)。
文檔編號(hào)G01N27/22GK103245701SQ20131004420
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月3日
發(fā)明者格雷姆·L·賈維斯, 邁克爾·L·羅得斯, 拉里·L·亨德里克森, 克萊頓·S·莫頓, 詹姆斯·A·錢伯斯 申請(qǐng)人:迪爾公司