本发明涉及土壤检测，尤其涉及一种土壤水分含量测量传感器及方法。
背景技术：
1、土壤墒情自动监测技术由于测量时效性高、人工耗费少、可获得连续数据等优势，已经成为逐渐取代了传统人工取样的墒情监测方式，成为主要的发展方向。土壤水分含量的测量方法有称重烘干法、中子法、介电法。称重烘干法测定土壤含水量准确可靠，是其他方法的参考标准，但测定过程耗时费力，且取样破坏性强。而中子法存在放射污染的问题，在实际生产中很少使用。介电法是利用不同含水量土壤介电常数的差异，利用电信号在不同介电常数介质中传到的差异，反演土壤含水量。常用的土壤水分含量传感器包括时域反射型（tdr）、频域反射型（fdr）和驻波比型（swr）等，这些类型的传感器都能够实现对土壤水分含量的长期原位监测。
2、目前土壤墒情传感器普遍存在测量精度低、可靠性差、维护成本高、使用寿命短等问题，尤其是采用介电法的传感器，其测量的准确度受到土壤温度、土壤电导率（ec）的影响研究，外部的强电磁信号也会对电路造成影响，从而降低墒情监测的准确度。
技术实现思路
1、本发明提供一种土壤水分含量测量传感器及方法，用以解决现有技术中的土壤水分含量测量传感器易受土壤环境的影响，难以准确的监测土壤水分含量的问题。
2、为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
3、第一方面，本发明提供一种土壤水分含量测量传感器，包括：壳体、光源组件、第一反射镜、第二反射镜、第一光电探测器和第二光电探测器；
4、所述壳体具有柔性段和设置在柔性段两侧的刚性段，所述壳体的内部形成容纳腔，所述光源组件安装于其中所述刚性段内，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器均安装于另一个所述刚性段内，所述第一反射镜和所述第二反射镜分设安装于两个所述刚性段内；
5、所述光源组件用于发射两路相位相同的发射光，两路发射光为第一光路和第二光路，所述第一光路经过所述第二反射镜和所述第一反射镜的反射被所述第一光电探测器采集，所述第二光路被所述第二光电探测器采集；
6、其中，所述柔性段的长度能够随着土壤水分含量的变化而发生改变，从而改变所述第一反射镜和所述第二反射镜的间距。
7、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述柔性段含有高分子吸水材料；
8、在土壤水分升高时，所述高分子吸水材料吸水膨胀，所述柔性段的长度增大；
9、在土壤水分降低时，所述高分子吸水材料失水萎缩，所述柔性段的长度减小。
10、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第一光电探测器和所述第二光电探测器组成探测单元，所述探测单元设有多组；
11、所述柔性段设有多个，相邻两个柔性段之间均设有刚性段；
12、多组所述探测单元与多个所述柔性段一一对应设置。
13、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述光源组件包括：信号发生电路、光源驱动电路和光源；
14、所述光源驱动电路的输入端与所述信号发生电路的输出端连接，所述光源驱动电路的输出端与所述光源连接；
15、所述信号发生电路用于产生电压信号，所述光源驱动电路用于接收所述信号发生电路的电压输入，输出电流信号，并驱动所述光源。
16、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述信号发生电路所产生的电压信号为正弦波信号。
17、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述光源组件还包括准直器和分光器；
18、所述准直器和所述分光器设于所述刚性段，所述准直器位于所述光源靠近所述柔性段的一侧，所述分光器位于所述准直器靠近所述柔性段的一侧。
19、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器是光电二极管。
20、根据本发明提供的一种土壤水分含量测量传感器，还包括：信号调理电路和鉴相电路；
21、所述信号调理电路和所述鉴相电路设于所述容纳腔内，所述信号调理电路设于所述第一光电探测器、第二光电探测器与所述鉴相电路之间；
22、所述信号调理电路分别将所述第一光路和第二光路的电信号进行调理和放大；所述鉴相电路用于将第一光路和第二光路的相位差转化为电压信号输出。
23、第二方面，本发明提供一种采用如上所述的土壤水分含量测量传感器测量土壤水分含量的方法，包括：
24、获取光源组件经过柔性段产生的第一光信号和光源组件发出的第二光信号；
25、基于所述第一光信号和第二光信号计算土壤水分含量。
26、根据本发明提供的所述基于所述第一光信号和第二光信号计算土壤水分含量的步骤包括：
27、基于所述第一光信号和第二光信号，得到第一光路和第二光路的电信号；
28、对获取的第一光路和第二光路的电信号进行信号调理；
29、基于信号调理后的第一光路和第二光路的电信号确定表征第一光路和第二光路的相位差的输出电压；
30、基于表征第一光路和第二光路的相位差地输出电压计算土壤水分含量。
31、本发明提供的土壤水分含量测量传感器及方法，通过设置壳体具有柔性段及柔性段两侧的刚性段，将第一反射镜和第二反射镜分别安装在两个刚性段内，并通过设置光源组件发射两路相位相同的发射光，第一光路和第二光路，并使第一光路经过第二反射镜和第一反射镜的多次反射后被第一光电探测器所采集，使第二光路直接被第二光电探测器所采集，由于柔性段的长度随土壤水分含量的变化而改变，进而使第一反射镜和第二反射镜之间的距离发生改变，从而改变了第一光路的传输距离，第一光路和第二光路经过了不同的传输距离产生的相位差随土壤水分含量的变化而变化，因而可以通过相位差反演土壤水分含量，本发明采用光信号的相位差监测土壤水分，具有极高的灵敏度，能够有效提高土壤水分含量测量的分辨率，尤其对于微小的土壤水分含量变化测量结果更为精准，相较于以往的介电法的传感器，本发明的土壤水分含量测量传感器不受土壤温度、土壤电导率和周围强干扰信号的影响，对于土壤水分的测量更加稳定可靠，并提高了使用寿命。
1.一种土壤水分含量测量传感器，其特征在于，包括：壳体、光源组件、第一反射镜、第二反射镜、第一光电探测器和第二光电探测器；
2.根据权利要求1所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述柔性段含有高分子吸水材料；
3.根据权利要求1所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述第一反射镜、所述第二反射镜、所述第一光电探测器和所述第二光电探测器组成探测单元，所述探测单元设有多组；
4.根据权利要求1所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述光源组件包括：信号发生电路、光源驱动电路和光源；
5.根据权利要求4所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述信号发生电路所产生的电压信号为正弦波信号。
6.根据权利要求4所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述光源组件还包括准直器和分光器；
7.根据权利要求1所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，所述第一光电探测器和所述第二光电探测器是光电二极管。
8.根据权利要求1所述的土壤水分含量测量传感器，其特征在于，还包括：信号调理电路和鉴相电路；
9.一种采用权利要求1至8任一项所述的土壤水分含量测量传感器测量土壤水分含量的方法，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一光信号和第二光信号计算土壤水分含量的步骤包括：
