【摘要】 本文提出了一种利用时域到频域转换原理来提高土壤渗透线测量精度的方法——VFTT（矢量网络分析仪的频域信号转换到时域）。

土壤入渗线的准确测量对于农业灌溉系统非常重要[1]。它可以帮助监测土壤的灌溉情况，以控制灌溉量，促进作物生长[2]。土壤入渗线是一个复杂的动态边界，难以准确建模，导致估算偏差[3]。

 

土壤入渗线测量采用传统的TDR（时域反射计）方法，但缺乏良好的适用性和准确性。本文提出了一种利用时域到频域转换原理来提高土壤渗透线测量精度的方法——VFTT（矢量网络分析仪的频域信号转换到时域）。

 

实验结果表明，基于VFTT的土壤入渗线测量方法具有较高的准确性和鲁棒性。将测量值与实际拟合后，R2达到0.98以上，可以有效测量土壤入渗线的位置。

 

针对现有时域反射仪分辨率低、带宽窄的问题，提出一种利用VFTT精确测量土壤入渗线的方法。在介电法测量土壤含水量的基础上，结合Chirp-Z变换将离散频域数据转换为时域数据。

 

与一般方法相比，VFTT方法对土壤的破坏较小，并且可以更容易、更准确地测量土壤渗透线的位置。本文测试了陕西楼土、黄土、粘壤土和黑土四种土壤的二层和三层土壤入渗线。结果表明，0、4、7、8、12、14、16、20 cm处的实测值与实测值的拟合度均在0.98以上，具有良好的相关性。这意味着VFTT可以准确确定20 cm以内的土壤入渗线位置。

 

本文为节水灌溉中土壤水分监测提供了一种简单的方法，有助于提高农业灌溉系统的自动化和智能化。

 

1.Toll, D.G. A Conceptual Model for the Drying and Wetting of Soil. Proc. Int. Conf. Unsaturated Soils 1995, 2, 805–810.

2.Usowicz, B.; Jerzy, L. Spatial Variability of Saturated Hydraulic Conductivity and Its Links with Other Soil Properties at the Regional Scale. Sci. Rep. 2021, 11, 8293. [CrossRef] [PubMed]

3.Iqbal, A.; He, L.; Izhar, A.; Saif, U.; Aziz, K.; Kashif, A.; Wei, S.; Shah, F.; Rayyan, K.; Ligeng, J. Co-Incorporation of Manure and Inorganic Fertilizer Improves Leaf Physiological Traits, Rice Production and Soil Functionality in a Paddy Field. Sci. Rep. 2021, 11, 10048. [CrossRef] [PubMed]

 

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