基于电阻抗成像的土壤测控系统

2020-06-13孙国中

科学技术与工程 2020年13期

孙国中, 孙强

(1.上海电机学院电气学院，上海 201306；2.上海电机学院电子信息学院，上海 201306)

电阻抗成像技术(electrical impedance tomography，EIT)，是以被测物体电导率分布为目标的成像技术。给被测物体施加一定的安全电流，测量体表电压分布来重建被测物体局部的电阻抗分布图像[1]。具有非入侵、无损伤、实时成像等优点，是近三十年中生物医学成像中的研究热点[2]。

北京交通大学2011年提出ERT土壤环境下植物块茎生长状态监测成像系统[3]。之后西北农林科技大学2014年提出EIT土壤中油菜根茎原位检测[4]。早在19世纪末，人们已经注意到土壤盐分与土壤电阻率之间的关系，国外最常用的是利用测量土壤表观电导率的方法来获得土壤盐分的含量，在中国，由于土壤表观电导率的原位测量方法中的接触式电阻法和时域反射法原理简单、成本小，因此被中国广泛采用。传统的土壤水分检测方法有时域反射法、频域反射法、驻波比法等，在农业应用中存在检测过程烦琐、破坏土壤结构、不能反映土壤水分盐分的空间分布等不足。本课题针对传统土壤水分盐分的测量方法的弊端[5]，结合土壤水分、盐分检测的要求，拟采用EIT技术，设计了土壤电阻抗成像(soil electrical impedance tomography，SEIT)系统，来实现对土壤水分盐分的检测。