GStar-型土壤水分测定仪

1、GStar-型土壤水分测定仪使用说明书中电科技集团第27研究所河南省气象科学研究所2009年目 录1 GStar -II土壤水分测定仪简介31.1仪器组成31.2 土壤水分探测器（传感器）GStar -II工作原理31.3 GStar -II手持信号处理与显示系统42 应用范围和技术53 仪器主要技术特性54 仪器的使用55 键盘56 显示屏67系统软件安装及操作67.1 系统软件67.2 调试软件10操作与使用108仪器维护131 GStar -II土壤水分测定仪简介1.1仪器组成GStar -II土壤水分测定仪包含探测系统、手持信号处理与显示系统、通讯电缆、配套软件系统等4个部分。图1 G

2、Star -II土壤水分测定仪系统框图1.2 土壤水分探测器（传感器）GStar -II工作原理 GStar -II由一个内含电子器件的防水室和与之一端相连的四个不锈钢针的成型探针组成。这些探针直接插入土壤。探头尾部的电缆线链接适宜的电压源和输出模拟信号。它是一种模拟设备，不断产生电信号和以电压比表示的土壤性质。GStar -II 通过特殊设计的传输线产生高频信号，测量土壤参数。该传输线的阻抗随土壤阻抗变化而变化。阻抗包括表观介电常数和离子传导率。选用电信号的频率使离子传导率的影响最小，以使传输线阻抗变化几乎仅依赖于土壤介电常数的变化。这些变化产生一个电压驻波，驻波随探针周围介质的变化增加或减

3、小晶体振荡器产生的电压。GStar -II利用振荡器产生的电压和振荡器返回电压的差值测量土壤的介电常数。因为仅在制造过程中调节GStar -II以产生一个与已知介电常数对应的一致的输出电压，所以每个GStar -II无需系统标定即可互换使用。Whally，White ，Knight ，Zegelin，Topp等人多年来的工作表明了介电常数的平方根与土壤容积含水量存在线性关系，且这种关系适用于多种土壤。输出电压在0-1V（DC）表示土壤介电常数在1-32之间。这一范围代表一般矿质土壤的容积含水量。表1 仪器机械和电气参数技术参数测量参数土壤容积含水量（），（单位:）量程 ；精度特定土壤标定后，或

4、采用给定的土壤标定，对所有常见土壤，在土壤含水量为，周围温度 ，可使用数据采集器自动读数；土壤电导率范围 范围内可得到精确的数据；土壤取样体积90%的影响在围绕中央探针的直径2.5cm、长6cm的圆柱体内；环境能长期埋在广泛不同的土壤或水中而不影响功能和手腐蚀；稳定时间通电约10秒；响应时间0.5秒内对99%的变化有响应；任务循环100%(可连续操作)工作条件输入要求：7-15V非稳定电压；电流消耗：常规19mA，最大21mA；输出信号：土壤含水量大约0-1V(DC)管密封材料ABS探针材料不锈钢电缆长度标准：2m； 最长：100m1.3 GStar -II手持信号处理与显示系统手持信号处理与

5、显示系统专为GStar -II配合使用，是由GStar I升级改造的便携式产品。该仪器采用微处理器进行控制、运算、存储。采用了16位精度的AD变换器，使测量显示精度提高，并由一个32位的液晶显示器显示测量结果，在对土壤水分进行测量时，仪表可以直接显示容积含水量。由于湿度探测器GStar -II是采用高频技术对被测介质的相对介电常数进行测量，为了使仪器能够对不同类型的土壤以及其它微粒或者粉末甚至液体物质进行水分测量，仪表在显示土壤水分的同时，也显示了毫伏值，扩大了仪器的使用范围。 土壤水分值的测量结果，是对无机土壤进行了严格的标定后以曲线方式计算得出结果。对于一般的土壤水分测量，可以满足使用要求

6、。GStar -II可以存储1200个测量结果，数据能够长期保存，即使在更换电池时也不会丢失，数据可以通过RS-232接口传输到计算机内。GStar -II采用节能工作模式，3秒钟探头供电测试，40秒等待状态，自动关机进入休眠，采用一节普通9V PP3电池供电。仪表采用PACTEC耐用ABS机壳，小巧美观。2 应用范围和技术在农业部门，GStar -II可用于农作物及土壤水分信息自动监测网及农作物精量控制用水系统，也可以在管道灌溉、喷滴灌溉自动控制系统；在交通部门的公路建设质量管理、气象灾害预报、工业水泥生产、堤坝渗漏监测、食品加工等国民经济领等领域。3 仪器主要技术特性1. 模拟信号输出范围

7、：0-1200mv;2. 显示测量结果精确到小数点后一位；3. 存储容量为1024个测量结果；4. RS-232通讯接口与计算机通讯；5. 数据显示方式：2行16位LCD，可以同时显示电池状态、测量次数以及测量序号、水分百分含量、毫伏值、经纬度等；6. 节电的3秒钟探头预热测量模式；7. 自动关机功能；8. 非易失性FLASH存储器，更换电池数据不丢失。4 仪器的使用GStar -II操作十分简便，使用者可以按下列步骤进行：1. 将GStar -II探测器插头插入仪器顶端插座；2. 将GStar -II探测器插入被测介质中；3. 按ON键打开仪器电源；4. 按动“测量”键，仪器即可按顺序测量、

8、记录探测器电极所处位置的介质体积含水量；5. 每按动一次“测量”键，仪器对探测器供电4秒钟。如两次测量时间间隔大于40秒，仪器将自动关机进入睡眠状态。5 键盘GStar -II 采用薄膜防水键盘，共有七个按键，其功能分述如下：ON/AUTOOFF（开机）键：开启电源；UP键和DN键：为查询测量结果键。每按一次，向上（下）翻动一次。如保持对键盘的按动，则可以连续翻滚；CLEAR键和ACK键：先按动CLEAR键，则仪器提示CLEAR,再按动ACK键表示确认。此时仪器内部所存结果被全部清除；SEND键：用于向计算机传输数据。当连接好通讯电缆，打开GStar -II专用软件，电脑界面提示按SEND键时

9、，按动此键即可就爱你该内存中的结果输出到计算机中；“测量”键：为测量读数键。6 显示屏GStar -II采用2*16位液晶字符显示器，自左至右分别表示如下： Bat.当显示为“H”时，表示电池电压正常；当显示为“L”时，表示电池电压低，应更换电池；Number，4位数字显示，最大为1023，表示测量结果的顺序；mV，为测量结果的毫伏电压输出值。此结果可用于特殊土壤或其它介质的水分测量以及表达仪器用；WaterVol.% ，常规土壤体积含水量直读显示；7 系统软件安装及操作 7.1 系统软件GStar -II可以存储1024个测量数据。在测量现场，用户可以通过UP或DN键查询既往读数；如果持按住

10、UP或DN键，仪表能够自动连续滚动查询。GStar -II配有专用计算机数据下载软件,通过该软件及配套通讯电缆，可将GStar -II内部数据下载到计算机中供打印或保存。一、 系统要求CPU：486及以上（推荐），配有串口；内存：256MB以上（推荐）；屏幕分辨率：1024×768、32位色（推荐）；操作系统：Windows 9x/2000/XP.二、 安装说明得到正确的安装程序后，按照相关的说明进行说明，安装过程比较简单，运行Setup.exe即可；三、 启动启动程序的方法有如下几种：1、 通过开始项启动：选择Windows桌面上的开始项，单击，在程序组里选择GStar -II土壤

11、水分监测软件，单击即可启动；2、 双击桌面上的监测软件快捷方式图标启动；3、 通过安装目录启动：进入本软件的安装目录，双击监测软件图标或可执行文件Soil_Cetc27-II.exe即可完成启动。四、 系统使用的注意事项：注意：使用本软件前，请确认采集器串口是否与PC机RS-232串口正确、可靠连接！五、 操作与使用1. 数据通讯采集器对时：将GStar -II与PC机对时，可用于判断GStar -II采集器与PC机间的通讯是否正常；读采集器时钟：读取GStar -II内的时钟，可用于判断其与PC机间的通讯是否正常；即时读取数据：读取GStar -III当前采集到的数据；a) 数据查询通讯连接

12、正常后，单击“数据查询”；单击“数据日期”选择想要查询的数据时间；显示类型： 图形曲线：用曲线把数据连接起来，看起来很直观。 数据表格: 用表格列出详细数据，便于对照详细数据。曲线类型：用于选择显示出来曲线是什么样的含义。 体积含水量 重量含水量 相对湿度查询：命令按钮，用于查询所选内容；数据导出：用于将文本保存成文本格式(txt格式)；打印图形：用于打印显示图形；打印数据：用于打印形成的表格。图2实时日数据查询的界面示例操作：查询2009年1月1日数据，要求图形显示，数据类型为容积含水率。操作步骤为：1 选择“数据查询：”选项，如下图2 择“实时日数据查询”，如下图3 选择要查询的的数据日期

13、，如下图4 选择显示类型，选中“图形曲线”或“数据表格”，如下图选择图形曲线或数据所代表的含义，如果要显示容积含水率，则选中“容积含水率”：点击“查询”，如下图 就显示出我们所要的图型曲线或数据表格。 退出系统用于退出本系统，关闭程序。 快捷键说明菜单栏下面有五个快捷工具，便于日常操作，其详细说明见表2。表2 快捷键说明表系统参数设置实时日数据查询实时月数据查询台站参数录入退出系统7.2 调试软件本软件仅作为故障调试、传感器标定之用，尽管其具有数据监视、数据抄收等功能，但不推荐您使用这些功能。如果想进行这些操作，请使用监控系统软件。操作与使用 界面概述正确启动后，程序默认用户界面如图3。图3

14、程序初始界面在串口设置区域，正确选择所连接的串口，然后单击通讯连接按钮，若串口选择正确，界面将如图4。如果串口选择错误，将提示您串口错误，请重新选择。注意：在进行以下任何操作之前，都必须正确进行通讯连接！ 参数设置程序启动默认的界面即为参数设置页，通讯连接。主机地址：一般设置为1；采集器地址：一般设置为1；电压采样间隔：一般设置为3秒；数据存储间隔：采集器自动采集存储的时间间隔；数据存储间隔单位：选择分钟或小时；传感器扫描间隔：暂时没用；传感器数量：探测器连接的传感器数量；设置参数：正确输入采集器的各种参数后，单击该按钮，可以将参数写入采集器中；读取参数：读取出采集器的各种参数，检查输入是否正

15、确；对时：将采集器与PC机对时；读时钟：读取采集器内的时钟；单击采集器对时框内的读时钟按钮，将弹出读时钟完毕对话框。然后单击对时按钮，将弹出与采集器对时完毕对话框。图4 通讯连接后的界面（3）数据监视通讯连接正常后，单击数据监视标签进入数据监视界面，如图5。时间间隔：160秒，实际采集数据的间隔比该设定值多45秒；扫描选择：显示探测器的水分或者频率，主要用于调试和标定阶段使用；数据监视/停止监视：该按钮互为开关，开始或停止监视；数据清除：清除数据窗口内的数据。采集器电压探测器温度传感器的水分或频率值探测器电压图5 数据监视界面开始监视时，将根据数据间隔时间来进行监视，数据格式为：0005：20

16、08-12-26 08:08:08 13.088 0.000 0.000 8.401 11.166 11.777 11.749 10.458 10.193 8.763 14.349各个参数意义如下：0005：此次监视所得数据的序号为0005；2008-12-26：监视时的系统日期，为“年月日”格式；08:08:08：监视时的系统时间，为“时：分：秒”格式；13.088：监视时采集器的电压，单位为伏特（V）；0.000：监视时探测器的温度，探测器温度根据特殊要求定制；0.000：监视时探测器的电压，探测器电压根据特殊要求定制；8.401 11.166 11.777 11.749 10.458 10.193 8.763 14.349：从左至右分别表示序号为1至8的传感器所测得的水分值(或频率值)。（注：为了增加调试的速度，本调试软件可同时对10个不同的GStar-II土壤水分测