土壤墒情监测系统是一款集土壤温湿度采集、存储、传输和管理于一体的土壤墒情自动监测系统。整机由多通道数据采集仪、土壤水分传感器、土壤温度传感器等气象传感器和软件平台组成。

TDR是一种用于信息科学与系统科学、电子与通信技术、计算机科学技术领域的电子测量仪器，用于找出电缆的故障，例如双绞线电缆或同轴电缆。 本文将详细了解该设备，时域反射仪的工作原理及应用范围的相关说明。

时域反射仪简介

 

在开始了解时域反射仪– TDR之前，请让我们先了解一下反射仪。

 

反射仪是一种使用定向耦合器隔离和采样负载的入射功率和反射功率的电路。

 

反射计是无源微波元件的主要应用。 反射计用于矢量网络分析仪，因为它可以测量各种参数，例如单端口网络的反射系数、双端口网络的散射参数。 它也可以用来代替一个驻波计或者也可以作为电源监视器。

 

时域反射仪TDR是一种基于反射仪特性的电子设备，该特性可从反射波中找出电线的特性。

 

时域反射仪

 

时域反射仪工作原理

 

TDR分析其自身发送的反射信号。 为了分析反射，它首先沿电缆传输信号，然后等待反射。 如果传输线或电缆中存在某些缺陷或不匹配，则会反射部分入射波。 TDR接收反射波，然后对其进行分析以定位和测量故障。 但是，如果没有缺陷或一切都很好，则信号到达远端而没有反射，则电缆被认为是可以接受的。 时域反射仪的工作原理几乎与RADR的工作原理相似。

 

分析

 

TDR分析反射波。 据解释，反射波的幅度决定了不连续的阻抗。 反射脉冲还确定反射波的距离，从而进一步确定故障的位置。

 

TDR分析反射波

 

选项

 

时域反射仪通过发送脉冲或阶跃信号或能量来开始其操作。 然后，它随后观察反射的能量或信号。 阻抗的不连续性是通过能量的反射脉冲来测量和分析的，因为振幅，幅度和波形有助于分析。

 

例如，假设从TDR向连接的负载发送了脉冲功能。 在这种情况下，反射计会在其显示屏上显示脉冲信号，而幅度则表示不连续的阻抗。 以下表达式给出了负载阻抗与反射波幅度之间的关系。

 

P =（RL -Z0）/（RL + Z.0)

 

Z0是传输线或同轴电缆的特征阻抗。 RL是连接的负载电阻。

 

可以观察到任何阻抗不连续性，作为终端阻抗，然后用终端阻抗代替。 该过程包括传输线特性阻抗的快速变化。

 

TDR的传输信号

 

时域反射仪使用各种信号作为入射信号。 一些发射机使用脉冲信号。 其中一些使用快速上升时间阶跃信号。 其中一些还使用信号的脉冲功能。

 

使用脉冲信号的TDR通过电缆发送脉冲。 它们的牢固性取决于它们发送的脉冲的宽度。 因此，首选窄脉冲信号。 但是，窄宽度脉冲具有高频的缺点。 大型电缆内部的高频信号会失真。

 

TDR的反射信号

 

通常，从负载阻抗反射或由于不连续阻抗引起的反射波在形状上类似于入射波。 尽管如此，其大小和其他属性仍会变化。 如果负载阻抗发生某些变化，则反射波会对其参数进行精确的更改以指示变化。 例如，如果负载阻抗的阶跃增大，则反射波的阶跃也将增大。

 

反射波的这种特性在时域反射仪的许多领域中都有应用。 TDR用于确保电缆的特性阻抗，其他阻抗参数，在连接器或接头处不失配。

负载不连续的信号传输和反射

负载不连续的信号传输和反射

 

时域反射仪的应用

 

时域反射仪主要用于测试超长电缆。 如果在很长的电缆中出现任何故障，则在挖开长达数千米的电缆后，实际上不可能定位故障。 那就是TD反射仪开始起作用的时候。 时域反射仪能够测量连接器上的电阻，并能够在灾难性故障发生之前检测（检测）故障。

 

TDR 还可以在通信线路中找到应用，因为它们可以捕捉由于任何分接头或接头的引入而引起的线路阻抗的任何微小变化。

 

时域反射仪设备对于PCB至关重要。 专为高频设计的印刷电路板需要TDR进行故障分析。 下面列出了一些主要的应用。

 

>半导体器件分析

TDR可用于定位半导体封装中的缺陷。 利用域反射法的特性，TDR为每个导电迹线提供标记。 找出开口和短裤的确切位置是有益的。

 

>使用TDR进行物位测量

如前所述，TDR是发现和定位长电缆故障的有益且必不可少的设备。 一种更先进的设备-基于TDR的液位测量设备可以利用古老而又基本的属性来找出流体的液位。

 

出于测量目的，设备通过电缆或波导发送信号。 信号的一部分在信号入射后反射或击中介质的目标表面。 现在，该设备通过计算发送时间与反射波的接收时间之差来计算周期。 现在，该时间段有助于确定液体的液位。 当该设备测量液位时，这就是为什么将其称为“液位测量设备”的原因。

 

设备的内部传感器使用模拟信号处理分析后的输出。 但是，当信号的传播因介质的介电常数而变化时，也存在一些困难。 水分含量也极大地改变了繁殖。

 

> TDR在岩土工程中的应用

TDR广泛涉及岩土工程领域。 它们可通过各种工具（例如高速公路切割，铁路床和露天矿）观察斜坡的运动。

 

TDR也用于观察稳定性。 在观察过程中，将电缆放置在相关区域附近。 导体之间绝缘体的任何不匹配都会影响同轴电缆的电阻抗。 精装围绕同轴电缆。 它有助于通过快速的电缆变形来解释地球的运动。 变形会在反射仪设备的监视器中引起峰值。 如今，信号处理技术可以更有效地完成相同的工作。

 

>测定土壤水分

时域反射仪用于确定土壤的水分含量。 测量过程非常简单。 将TDR放置在不同的土壤层中，然后记录降水的开始时间和土壤水分增加的时间。 TDR可用于测量水的渗透速度。

 

>在农业工程中的应用

如前所述，TDR可以测量土壤含量。 这对农业工程和科学研究是有益而至关重要的。 研究和先进的研究使时域反射仪在测量土壤和谷物，食品和沉积物的水分含量方面在技术上更加先进。 但是，主要组成部分保持不变。 TDR由于其测量精度而非常出名。

 

>在航空维修中的应用

反射计的特性已在航空布线维护中得到应用。 更具体的属性是“扩频时域反射法”，用于定位故障和预防性维护。 使用该属性有两个主要原因。 第一个是测量的精度，因为该设备可以提供准确的测量结果。 第二个是TDR能够在实况中找到范围广泛的缺陷的能力。

 

时域反射仪会随着时间的推移而得到改进和改进。 光学时域反射仪是TDR的高级类型之一。 它是光纤的等效设备。 还有一种类似时域透射法的设备，可以分析光纤的传输。 另外两个变化是：“扩频时域反射法（SSTDR）”和“相干时域反射法（COTDR）”。  

 

　　多通道数据采集仪配置4支土壤温度或土壤湿度传感器，可连续测量不同土层的土壤温湿度情况；配备的土壤水分传感器符合《中华人民共和国水利行业标准SL364-2006土壤墒情监测规范》的TDR（时域反射法）技术

 

标准，便于土壤现场标定测量；土壤温度和湿度传感器采用高精度进口传感器芯片，测量精度高、稳定性好；功能强大的土壤墒情计算机软件可同步处理多个墒情站点的数据，轻松实现墒情站点之间的组管理。

 

系统优势：

 

实时采集：实现了各遥测点墒情信息的实时采集及自动无线传输到监测平台；

 

测报准确：采用高精度传感器且系统运作无需人工参与，保证测报工作的准确性；

 

无人值守：太阳能供电，可连接无线传输模块，适于长期放于野外，防雷、防水、防尘不受环境因素影响；

 

 

扩展性好：可扩展开发旱情预测预报、灌区优化配水、节水灌溉等功能，更大程度挖掘墒情数据信息价值；

 

可配多参数气象监测系统