冷志鹏 何敬民 侯爽

开发设计

基于应力波小波包能量的土壤含水率监测*

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（1.宁波杉工智能安全科技股份有限公司，浙江 宁波 315153 2．华南理工大学土木与交通学院，广东 广州 510640）

目前土壤含水率只能在一点或一条线上进行监测，为在更大范围的空间区域进行土壤含水率监测，提出基于应力波小波包能量的土壤含水率监测方法。采用压电型传感器分别激励和接收土壤中的应力波信号；利用小波包总能量建立能量指标与土壤含水率的关系。试验结果显示：能量指标幅值与土壤含水率呈正相关关系。基于小波包波动能量的土壤含水率监测方法可应用于滑坡预警。

小波包能量；土壤含水率；滑坡监测；压电材料

0 引言

降雨引起的土壤含水率增加是造成山体滑坡的重要原因。目前，工程上土壤含水率监测方法主要包括烘干法、频域反射计法（frequency domain reflector, FDR）和时域反射计法（time domain reflector, TDR）。烘干法需从现场土体中取样烘干，费时费力，无法大面积实时连续测量[1]。FDR利用电磁波频率变化来测量土壤含水率，体积小、操作简单，可实时连续测量，但常用于单个位置的土壤含水率测量[2]。TDR利用插在土壤中的电缆电学量变化监测线状区域土壤含水率，测量设备昂贵，无法实现空间区域的含水率监测。

压电陶瓷材料具有信号抗干扰、反应迅速、频带宽等特点，且可实现驱动、传感一体化。基于压电陶瓷的主动传感技术已应用于土壤冻融过程的监测[3]，然而环境噪声对监测结果的影响不容忽视。……