土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)是一款集土壤溫濕度采集、存儲、傳輸和管理于一體的土壤墑情自動監(jiān)測系統(tǒng)。整機由多通道數(shù)據(jù)采集儀、土壤水分傳感器、土壤溫度傳感器等氣象傳感器和軟件平臺組成。

TDR是一種用于信息科學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)、電子與通信技術(shù)、計算機科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器，用于找出電纜的故障，例如雙絞線電纜或同軸電纜。 本文將詳細了解該設(shè)備，時域反射儀的工作原理及應(yīng)用范圍的相關(guān)說明。

時域反射儀簡介

 

在開始了解時域反射儀– TDR之前，請讓我們先了解一下反射儀。

 

反射儀是一種使用定向耦合器隔離和采樣負載的入射功率和反射功率的電路。

 

反射計是無源微波元件的主要應(yīng)用。 反射計用于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，因為它可以測量各種參數(shù)，例如單端口網(wǎng)絡(luò)的反射系數(shù)、雙端口網(wǎng)絡(luò)的散射參數(shù)。 它也可以用來代替一個駐波計或者也可以作為電源監(jiān)視器。

 

時域反射儀TDR是一種基于反射儀特性的電子設(shè)備，該特性可從反射波中找出電線的特性。

 

時域反射儀

 

時域反射儀工作原理

 

TDR分析其自身發(fā)送的反射信號。 為了分析反射，它首先沿電纜傳輸信號，然后等待反射。 如果傳輸線或電纜中存在某些缺陷或不匹配，則會反射部分入射波。 TDR接收反射波，然后對其進行分析以定位和測量故障。 但是，如果沒有缺陷或一切都很好，則信號到達遠端而沒有反射，則電纜被認為是可以接受的。 時域反射儀的工作原理幾乎與RADR的工作原理相似。

 

分析

 

TDR分析反射波。 據(jù)解釋，反射波的幅度決定了不連續(xù)的阻抗。 反射脈沖還確定反射波的距離，從而進一步確定故障的位置。

 

TDR分析反射波

 

選項

 

時域反射儀通過發(fā)送脈沖或階躍信號或能量來開始其操作。 然后，它隨后觀察反射的能量或信號。 阻抗的不連續(xù)性是通過能量的反射脈沖來測量和分析的，因為振幅，幅度和波形有助于分析。

 

例如，假設(shè)從TDR向連接的負載發(fā)送了脈沖功能。 在這種情況下，反射計會在其顯示屏上顯示脈沖信號，而幅度則表示不連續(xù)的阻抗。 以下表達式給出了負載阻抗與反射波幅度之間的關(guān)系。

 

P =（RL -Z0）/（RL + Z.0)

 

Z0是傳輸線或同軸電纜的特征阻抗。 RL是連接的負載電阻。

 

可以觀察到任何阻抗不連續(xù)性，作為終端阻抗，然后用終端阻抗代替。 該過程包括傳輸線特性阻抗的快速變化。

 

TDR的傳輸信號

 

時域反射儀使用各種信號作為入射信號。 一些發(fā)射機使用脈沖信號。 其中一些使用快速上升時間階躍信號。 其中一些還使用信號的脈沖功能。

 

使用脈沖信號的TDR通過電纜發(fā)送脈沖。 它們的牢固性取決于它們發(fā)送的脈沖的寬度。 因此，首選窄脈沖信號。 但是，窄寬度脈沖具有高頻的缺點。 大型電纜內(nèi)部的高頻信號會失真。

 

TDR的反射信號

 

通常，從負載阻抗反射或由于不連續(xù)阻抗引起的反射波在形狀上類似于入射波。 盡管如此，其大小和其他屬性仍會變化。 如果負載阻抗發(fā)生某些變化，則反射波會對其參數(shù)進行精確的更改以指示變化。 例如，如果負載阻抗的階躍增大，則反射波的階躍也將增大。

 

反射波的這種特性在時域反射儀的許多領(lǐng)域中都有應(yīng)用。 TDR用于確保電纜的特性阻抗，其他阻抗參數(shù)，在連接器或接頭處不失配。

負載不連續(xù)的信號傳輸和反射

負載不連續(xù)的信號傳輸和反射

 

時域反射儀的應(yīng)用

 

時域反射儀主要用于測試超長電纜。 如果在很長的電纜中出現(xiàn)任何故障，則在挖開長達數(shù)千米的電纜后，實際上不可能定位故障。 那就是TD反射儀開始起作用的時候。 時域反射儀能夠測量連接器上的電阻，并能夠在災(zāi)難性故障發(fā)生之前檢測（檢測）故障。

 

TDR 還可以在通信線路中找到應(yīng)用，因為它們可以捕捉由于任何分接頭或接頭的引入而引起的線路阻抗的任何微小變化。

 

時域反射儀設(shè)備對于PCB至關(guān)重要。 專為高頻設(shè)計的印刷電路板需要TDR進行故障分析。 下面列出了一些主要的應(yīng)用。

 

>半導(dǎo)體器件分析

TDR可用于定位半導(dǎo)體封裝中的缺陷。 利用域反射法的特性，TDR為每個導(dǎo)電跡線提供標(biāo)記。 找出開口和短褲的確切位置是有益的。

 

>使用TDR進行物位測量

如前所述，TDR是發(fā)現(xiàn)和定位長電纜故障的有益且必不可少的設(shè)備。 一種更先進的設(shè)備-基于TDR的液位測量設(shè)備可以利用古老而又基本的屬性來找出流體的液位。

 

出于測量目的，設(shè)備通過電纜或波導(dǎo)發(fā)送信號。 信號的一部分在信號入射后反射或擊中介質(zhì)的目標(biāo)表面。 現(xiàn)在，該設(shè)備通過計算發(fā)送時間與反射波的接收時間之差來計算周期。 現(xiàn)在，該時間段有助于確定液體的液位。 當(dāng)該設(shè)備測量液位時，這就是為什么將其稱為“液位測量設(shè)備”的原因。

 

設(shè)備的內(nèi)部傳感器使用模擬信號處理分析后的輸出。 但是，當(dāng)信號的傳播因介質(zhì)的介電常數(shù)而變化時，也存在一些困難。 水分含量也極大地改變了繁殖。

 

> TDR在巖土工程中的應(yīng)用

TDR廣泛涉及巖土工程領(lǐng)域。 它們可通過各種工具（例如高速公路切割，鐵路床和露天礦）觀察斜坡的運動。

 

TDR也用于觀察穩(wěn)定性。 在觀察過程中，將電纜放置在相關(guān)區(qū)域附近。 導(dǎo)體之間絕緣體的任何不匹配都會影響同軸電纜的電阻抗。 精裝圍繞同軸電纜。 它有助于通過快速的電纜變形來解釋地球的運動。 變形會在反射儀設(shè)備的監(jiān)視器中引起峰值。 如今，信號處理技術(shù)可以更有效地完成相同的工作。

 

>測定土壤水分

時域反射儀用于確定土壤的水分含量。 測量過程非常簡單。 將TDR放置在不同的土壤層中，然后記錄降水的開始時間和土壤水分增加的時間。 TDR可用于測量水的滲透速度。

 

>在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用

如前所述，TDR可以測量土壤含量。 這對農(nóng)業(yè)工程和科學(xué)研究是有益而至關(guān)重要的。 研究和先進的研究使時域反射儀在測量土壤和谷物，食品和沉積物的水分含量方面在技術(shù)上更加先進。 但是，主要組成部分保持不變。 TDR由于其測量精度而非常出名。

 

>在航空維修中的應(yīng)用

反射計的特性已在航空布線維護中得到應(yīng)用。 更具體的屬性是“擴頻時域反射法”，用于定位故障和預(yù)防性維護。 使用該屬性有兩個主要原因。 第一個是測量的精度，因為該設(shè)備可以提供準確的測量結(jié)果。 第二個是TDR能夠在實況中找到范圍廣泛的缺陷的能力。

 

時域反射儀會隨著時間的推移而得到改進和改進。 光學(xué)時域反射儀是TDR的高級類型之一。 它是光纖的等效設(shè)備。 還有一種類似時域透射法的設(shè)備，可以分析光纖的傳輸。 另外兩個變化是：“擴頻時域反射法（SSTDR）”和“相干時域反射法（COTDR）”。  

 

　　多通道數(shù)據(jù)采集儀配置4支土壤溫度或土壤濕度傳感器，可連續(xù)測量不同土層的土壤溫濕度情況；配備的土壤水分傳感器符合《中華人民共和國水利行業(yè)標(biāo)準SL364-2006土壤墑情監(jiān)測規(guī)范》的TDR（時域反射法）技術(shù)

 

標(biāo)準，便于土壤現(xiàn)場標(biāo)定測量；土壤溫度和濕度傳感器采用高精度進口傳感器芯片，測量精度高、穩(wěn)定性好；功能強大的土壤墑情計算機軟件可同步處理多個墑情站點的數(shù)據(jù)，輕松實現(xiàn)墑情站點之間的組管理。

 

系統(tǒng)優(yōu)勢：

 

實時采集：實現(xiàn)了各遙測點墑情信息的實時采集及自動無線傳輸?shù)奖O(jiān)測平臺；

 

測報準確：采用高精度傳感器且系統(tǒng)運作無需人工參與，保證測報工作的準確性；

 

無人值守：太陽能供電，可連接無線傳輸模塊，適于長期放于野外，防雷、防水、防塵不受環(huán)境因素影響；

 

 

擴展性好：可擴展開發(fā)旱情預(yù)測預(yù)報、灌區(qū)優(yōu)化配水、節(jié)水灌溉等功能，更大程度挖掘墑情數(shù)據(jù)信息價值；

 

可配多參數(shù)氣象監(jiān)測系統(tǒng)