Abstract
In this paper, an algorithm for retrieving soil moisture from measurement of microwave reflection at the end of a coaxial canble is presented. Because the wave reflection from the boundary between air and soil layers depends on the dielectric constant of the soil layer, the dielectric constant can be obtained from measured reflection coefficient. At first, an equivalent circuit for the coaxial probe contaced on the soil surface was chosen with two unknown circuit elements. Then, the unknown circuit elements are obtained experrmentally by measuring the reflection constants of 20 soil samples, and consequently, an empirical formula for computing the dielectric constant from the reflection coefficient is obtained. The dielectric constant is mainly influenced by the soil moisture, and the soil moisture can be computed from the dielecfic constant using an existing empirical formula. HP Network Analyzer 8510C was used to measure the magnitude and the phase of the reflection coeffcient at 4.65 GHz, and the measured data set were used to obtain an empirical formula for computing the dielectric constant. The empirical formula obtained in this study was proven by other soil samples.
본 논문에서는 동축선 끝단에서의 마이크로파 반사를 측정하여 수분 함유량을 산출하는 알고리즘을 제시한다. 전파 반사는 공기층과 토양층 사이의 유전율 변화에 의해 발생하므로 반사 계수에서 유전율을 얻는 기술을 연구하였다. 우선, 유전체에 접촉한 동축선 끝단의 등가회로를 선 정하여 미지의 회로 정수를 설정하였다. 다음에, 수분함유량을 알고 있는 토양을 측정하여 미지 회로 정수를 발견하고 반사 계수와 유전율의 관계식을 실험적으로 찾았다. 토양의 유전율은 주파 수, 토양 형태에도 영향을 받지만 주로 수분 함유량에 의해 결정되므로 기존의 실험식을 이용하 여 유전율로부터 수분 함유량을 계산할 수 있었다. 본 연구에서는 Network Analyzer을 이용하여 4.65 GHz에서 각종 토양의 반사 계수의 크기와 위상을 측정하기를 반복하여 복소수 형태의 유전 율과의 관계식을 산출하였다. 이 실험식은 다른 토양에 이용되어 그 정확도가 검증되었다.
