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(In Japanese)土壌センサ及び土壌計測方法

Patent code P200017353
File No. (S2017-1096-N0)
Posted date Dec 22, 2020
Application number P2019-551051
Date of filing Oct 17, 2018
International application number JP2018038638
International publication number WO2019082763
Date of international filing Oct 17, 2018
Date of international publication May 2, 2019
Priority data
  • P2017-204337 (Oct 23, 2017) JP
Inventor
  • (In Japanese)二川 雅登
  • (In Japanese)川人 祥二
  • (In Japanese)安富 啓太
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title (In Japanese)土壌センサ及び土壌計測方法
Abstract (In Japanese)土壌センサ1は、電流供給部2と、土壌100に配置される電極3と、土壌100へ直流電流が提供されている間に、電極3に生じる被測定電圧VMの経時変化を利用して、土壌100が含む水分量W及び総イオン濃度Nを得る処理部4と、を備える。処理部4は、被測定電圧VMの経時変化を利用して、被測定電圧VMが第1閾電圧VH1、VL1及び第2閾電圧VH2、VL2に達するまでの第1時間t1及び第2時間t2を周波数情報に変換する情報変換部11と、土壌100のインピーダンスを得るインピーダンス算出部18と、インピーダンスを利用して水分量Wを得る水分量算出部19と、インピーダンスを利用して総イオン濃度Nを得る総イオン濃度算出部21と、を有する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、土壌の中の水分量やイオン濃度(農業分野では養分濃度)の計測は、農業分野及び防災分野において注目されている。土壌の水分量、イオン濃度を計測する方法として、電気的インピーダンスを利用する方法(例えば、非特許文献1参照)、電磁波を照射しその反射を利用する方法、及び温度の伝搬速度を利用する方法などがあげられる。その中でも、電気的インピーダンスを利用する方法が主流となっている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、土壌センサ及び土壌計測方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
直流電流を出力する電流供給部と、
前記電流供給部に接続されると共に測定対象である土壌に配置されて、前記直流電流を前記測定対象に提供する電極部と、
前記電極部に接続されると共に、前記測定対象へ前記直流電流が提供されている間に、前記電極部に生じる被測定電圧の経時変化を利用して、前記測定対象が含む水分量及び総イオン濃度を得る処理部と、を備え、
前記処理部は、
前記被測定電圧の経時変化を利用して、前記被測定電圧の絶対値が閾電圧の絶対値に達したか否かを判定することにより、前記電流供給部が前記直流電流の提供を開始したときから前記被測定電圧の絶対値が前記閾電圧の絶対値に達するまでの時間情報を周波数情報に変換する情報変換部と、
前記周波数情報、前記閾電圧及び前記直流電流を利用して、前記測定対象のインピーダンスを得るインピーダンス算出部と、
前記インピーダンスを利用して前記水分量を得る水分量算出部と、
前記インピーダンスを利用して前記総イオン濃度を得る総イオン濃度算出部と、を有する土壌センサ。

【請求項2】
 
前記情報変換部は、前記被測定電圧の絶対値が前記閾電圧の絶対値に達したことを示すパルス信号を出力し、
前記電流供給部は、前記パルス信号に応じて、前記直流電流の向きを切り替える、請求項1に記載の土壌センサ。

【請求項3】
 
前記直流電流は、正の電流値を有する第1直流電流と、負の電流値を有する第2直流電流と、を含み、
前記電流供給部は、
前記第1直流電流を出力する第1定電流源と、
前記第2直流電流を出力する第2定電流源と、
前記パルス信号に応じて、前記第1定電流源及び前記第2定電流源の一方を選択的に前記電極部に接続するスイッチと、を有する、請求項2に記載の土壌センサ。

【請求項4】
 
前記情報変換部は、
前記電極部に接続されて、正の前記閾電圧と前記被測定電圧とを比較する第1コンパレータと、
前記電極部に接続されて、負の前記閾電圧と前記被測定電圧とを比較する第2コンパレータと、を有する、請求項1~3の何れか一項に記載の土壌センサ。

【請求項5】
 
前記情報変換部は、前記第1コンパレータ及び前記第2コンパレータに接続された論理回路部を有する、請求項4に記載の土壌センサ。

【請求項6】
 
前記論理回路部は、フリップフロップ回路を有する、請求項5に記載の土壌センサ。

【請求項7】
 
前記処理部は、前記電極部と前記第1コンパレータとの間に配置され、前記被測定電圧を増幅させる増幅器をさらに有する、請求項4~6の何れか一項に記載の土壌センサ。

【請求項8】
 
前記情報変換部は、前記第1コンパレータの出力と前記インピーダンス算出部の間に設けられたバッファを有する、請求項4~7の何れか一項に記載の土壌センサ。

【請求項9】
 
直流電流を出力する電流供給部に接続された電極部を、測定対象である土壌に配置した後に、前記電極部を介して前記直流電流を前記測定対象に提供する工程と、
前記測定対象へ前記直流電流が提供されている間に、前記電極部に生じる被測定電圧の経時変化を利用して、前記測定対象が含む水分量及び総イオン濃度を得る工程と、を有し、
前記水分量及び総イオン濃度を得る工程は、
前記被測定電圧の経時変化を利用して、前記被測定電圧の絶対値が閾電圧の絶対値に達したか否かを判定することにより、前記電流供給部が前記直流電流の提供を開始したときから前記被測定電圧の絶対値が前記閾電圧の絶対値に達するまでの時間情報を周波数情報に変換する工程と、
前記周波数情報、前記閾電圧及び前記直流電流を利用して、前記測定対象のインピーダンスを得る工程と、
前記インピーダンスを利用して前記水分量を得る工程と、
前記インピーダンスを利用して前記総イオン濃度を得る工程と、を含む、土壌計測方法。

【請求項10】
 
前記測定対象に配置されて、前記測定対象の温度に応じた電圧を出力し、当該電圧を前記処理部に提供する温度計測部をさらに備え、
前記処理部は、
前記温度計測部から提供される電圧を受け入れて、受け入れた電圧を温度周波数情報に変換する温度情報変換部と、
前記温度情報変換部から出力される前記温度周波数情報を利用して、前記測定対象の温度を算出する温度算出部と、を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の土壌センサ。

【請求項11】
 
前記温度計測部は、ダイオードを有し、
前記電流供給部は、前記ダイオードに対して電流を供給する、請求項10に記載の土壌センサ。

【請求項12】
 
測定対象である土壌に配置されて、前記土壌に含まれる水分量及び総イオン濃度に対応する第1被測定電圧を出力する第1センサ部と、
前記測定対象である土壌に配置されて、前記土壌の温度に対応する第2被測定電圧を出力する第2センサ部と、
前記第1センサ部及び前記第2センサ部に選択的に接続されて、前記第1被測定電圧を第1周波数情報に変換すると共に、前記第2被測定電圧を第2周波数情報に変換する情報変換部と、
前記情報変換部に接続されて、前記第1周波数情報を利用して前記水分量及び前記総イオン濃度を得ると共に、前記第2周波数情報を利用して前記温度を得る計測値算出部と、を備える土壌センサ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019551051thum.jpg
State of application right Published
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