本領域是在地面下使用的傳感器，具體地，對于在用在地面下的殼體中可用的傳感器陣列的傳感器陣列元件的提供。

相關申請的交叉引用

本申請人是US5418466、AU760525、AU20030331464、US7042234、US7240743和WO20141165910中公開的許多土壤傳感器的申請人。其中公開的信息整個地通過引用并入本說明書。更進一步地，本申請要求AU2014901327的優(yōu)先權，其中公開的信息整個地通過引用并入本說明書。

背景技術：

細長土壤傳感器的領域包括許多類型的土壤傳感器，但是插入到地面下的殼體的形狀很大程度上都將是相同的。土壤傳感器被封裝在殼體中，殼體的一些例子在上述專利中公開，但是總的說來，殼體是細長的以使多個傳感器可以沿著細長殼體的內部長度被安置在將被感測的土壤或材料的各種深度處。特別值得注意的是，殼體全都是圓柱形的并且沿著整個插入長度具有恒定的直徑?？招募氶L傳感器殼體的外形很大程度上由有源傳感器元件的形狀決定，所述有源傳感器元件是調諧電路中的元件，所述調諧電路也是更復雜的水分/復介電常數(shù)傳感器的部件，如果使用得當?shù)脑挘鏤S5418466中詳細描述的，可以提供土壤的水分的鹽度測量或趨勢指示，在所述土壤內，殼體被插入在傳感器電路的傳感器元件部件的各種深度處。

在許多土壤傳感器中，電容性有源元件用作調諧電路的部件，并且一般來說，電容性傳感器元件由兩個金屬板組成，所述兩個金屬板物理地分離固定距離，但是被安置和布置為使得它們產生的電磁場和該產生的場的影響場的效應最大化地投射到周圍土壤里并且從周圍土壤接收，周圍土壤的特性然后可以通過與調諧電路相關聯(lián)的信號的分析來測量。在引用的專利說明書中公開的土壤水分傳感器中，板由金屬環(huán)形成，所述金屬環(huán)通常具有比它們的厚度和直徑大得多的高度，它們的厚度和直徑將確定調諧電路的工作頻率或者由調諧電路的工作頻率確定。傳感器環(huán)大體上被定位為使得每個環(huán)或每對環(huán)的圓形外面靠近大體圓柱形殼體的內表面，所述大體圓柱形殼體的內表面實際上在操作時靠近將被那些傳感器感測的周圍土壤。多對環(huán)通常沿著殼體的內部長度相隔10cm以提供地面下不同深度處的土壤特性的測量。

所引用的傳感器陣列被容納在細長圓柱形殼體中，在地面下小心創(chuàng)建圓柱形開口的原因包括以下：

a.為了確保緊鄰空心細長傳感器殼體、因此其中的傳感器的地面盡可能地保持原狀。

b.空心細長傳感器殼體和周圍地面之間的物理適配性使得在周圍土壤和細長傳感器殼體的外表面之間、沿著基本上該外表面的全長沒有一個間隙或多個間隙。如果間隙存在，則這些間隙將造成有可能會從土壤的表面、緊鄰傳感器造成優(yōu)先的地下水滲流通道，這些地下水滲流通道將使空心細長傳感器殼體內的一個/多個傳感器檢測的周圍土壤的土壤水分和其他特性的讀數(shù)偏斜或不可用。此外，如果殼體延伸到地面水平面以上，則可能將存在遮蔽，該遮蔽也可以影響緊鄰傳感器的水分分布。

如果一個間隙或多個間隙不存在，則這些特性中的一些不會變?yōu)閱栴}，但是為了使用現(xiàn)有布置來實現(xiàn)所述成果，需要確保通過螺旋鉆創(chuàng)建的開口的內壁是相對平滑的，并且沿著其整個深度的內徑是恒定的。這一直是所引用的文件中的至少一篇文件中所述的技術的意圖，在一個例子中，通過相對于插入的空心細長傳感器殼體的恒定外徑略微縮小通過螺旋鉆創(chuàng)建的開口，并且在空心細長傳感器殼體的插入端在插入到制備的開口中時適于進行切割的情況下削掉或切掉制備的開口的內壁的一部分。

在所提及的文件中將注意的是，空心細長傳感器殼體和周圍土壤之間的一個間隙或多個間隙的消除被認定為是對于原位土壤傳感器的適當操作的要求。然而，這些專利中所述的使用直徑恒定的圓柱形空心細長傳感器殼體的安裝過程并不每次都確保該成果。遇到的一個問題包括，操作者在創(chuàng)建開口期間對螺旋鉆的任何搖晃都可以造成更大地偏離當具有切削布置的空心細長傳感器殼體插入時創(chuàng)建的剪切體積，使得在沿著插入的空心細長傳感器殼體的長度的一個或多個位置處留下間隙。當填充的空氣基本上足夠時，或者如果間隙被水占據(jù)，間隙影響間隙區(qū)域中的傳感器測量，并且它們將不指示這些間隙區(qū)域處或附近的傳感器的影響場中的土壤特性。更進一步地，因為硬度、組成或者甚至當前土壤水分含量，土壤的類型可以使創(chuàng)建制備的開口的難易程度產生巨大的差別。已知的是，如果土壤主要是粘土，則在創(chuàng)建制備的開口時將會有大量工作，有時很多工作是針對插入空心細長傳感器殼體。

技術實現(xiàn)要素：

所引用的文件中公開的或者發(fā)明人以其他方式知道的土壤傳感器殼體全都不具有包括細長空心傳感器殼體的殼體，所述細長空心傳感器殼體具有第一端(在本文中稱為頭端)、第二端(在本文中稱為插入端)以及從頭端到插入端連續(xù)漸細的外表面。

在漸細開口中對空心細長傳感器殼體使用漸細外形的原因是，因為傳感器向下運動到形狀互補的開口中確保空心細長傳感器殼體的外表面將對空心細長傳感器殼體的整個插入長度的整個外部區(qū)域施加均勻的壓力以使其壓貼形成開口的土壤表面，所以實現(xiàn)了空心細長傳感器殼體的外表面和制備的開口的壁之間的間隙的消除得到保證?？招募氶L傳感器殼體上的向下的力越大，壓力越大，在空心細長傳感器殼體的外部區(qū)域和形成開口的土壤表面之間將不存在間隙的可能性越大。

因此，因為本專利申請和涵蓋這種殼體的專利申請共同的所有者對這種殼體的研發(fā)，存在提供如下傳感器陣列的原因，所述傳感器陣列如果需要的話，可以在形狀和布置上順應或者可順應包括細長本體的細長空心殼體的內壁，所述細長本體具有頭端、插入端以及從頭端到插入端連續(xù)漸細的外表面。

存在對空心細長傳感器殼體使用基本圓形截面的實踐原因，但是不存在殼體的截面應僅為基本圓形的非常不利的原因，例如，形狀可以是沿著空心細長傳感器殼體的全長、截面為正方形或矩形或者甚至三角形，然而在土壤里創(chuàng)建將被插入到細長空心殼體中的土壤傳感器布置所表征/測量的順應形狀將存在一些困難。

在一個廣泛的方面，提供了一種用在具有連續(xù)漸細外壁的空心細長殼體中的傳感器陣列，所述外壁在第一端的最大外徑大于用在地面下的第二端的最大外徑，傳感器陣列元件包括：柔性材料的載體片材，載體具有位于所述載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域，一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當所述載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域形成電容元件，相鄰對的電容元件具有不同的直徑，每對可用于感測包圍位于細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量。

所述傳感器陣列，其中，所述電容元件在細長空心殼體內時具有與安置在細長空心殼體內的電容元件中的其他電容元件同軸的公共中心軸。

傳感器陣列元件的進一步方面可以包括：

載體片材的至少一對相對邊緣是不平行的。

導電區(qū)域從第一邊緣延伸到第二邊緣。

存在與載體片材相關聯(lián)的集中化布置，所述集中化布置具有與細長空心殼體的內壁接觸的至少三個觸點，所述至少三個觸點用于將載體片材與殼體集中起來。

集中化布置包括載體片材的可變形部分，所述可變形部分被布置為：徑向向外突出，當所述材料被成形用于插入到細長殼體中時，接觸細長空心殼體的內壁，并且將形成的形狀集中在所述細長空心殼體內。

所述至少三個觸點在徑向上基本均勻地間隔。

載體片材的一個邊緣包括固定元件，當載體片材被形成為適合于插入到細長空心殼體中的形狀時，所述固定元件將該邊緣附連到載體片材。

載體片材可以順應所述細長空心殼體的內壁的形狀。

固定元件包括由載體片材的柔性材料的形狀形成的柄腳，所述柄腳適合于插入到載體片材中的狹槽中，并且適合于抵制從載體片材中的狹槽抽出。

在一個方面，柄腳具有長度，柄腳的一部分在自由端的寬度大于柄腳的其余部分，載體片材具有一個或多個狹槽，所述狹槽被安置為使得當柄腳的插入端插入在狹槽中時，形成的載體片材在狹槽的位置處具有預定直徑。

柄腳被布置為從載體片材的邊緣橫向突出。

在載體片材中存在多個狹槽，所述狹槽被安置為使得當相應柄腳被插入到更靠近載體片材的與柄腳從其突出的邊緣相對的邊緣的狹槽中時，所形成的形狀的柄腳和狹槽的位置處的預定直徑與其他狹槽的使用相比為最大。

載體片材的各部分是可變形的以徑向向外突出，其中，當所述材料被成形用于插入到細長空心殼體中時，并且當載體片材被安置在細長空心殼體內時，載體片材的各部分的徑向外端點接觸殼體的內壁以將形成的形狀集中在所述細長空心殼體內。這也幫助使相鄰的傳感器陣列在被安置在空心細長殼體中時是同軸的。

存在至少兩對導電區(qū)域，其中，每對是調諧電路的至少一個電容元件。

在載體片材上存在三對導電區(qū)域。

在一個方面，載體片材具有三對導電區(qū)域，其中，每對導電區(qū)域形成最大外徑不同的電容元件，每對是相應調諧電路的至少一個電容元件。

每個導電區(qū)域的端部適應于導電連接到電路板。

相同大小的載體片材可以被用在殼體內，載體片材具有多個狹槽和多個柄腳，柄腳可用于與相應的狹槽嚙合，以當載體片材被成形為適合于插入到細長空心殼體中時，沿著載體片材的長度提供形狀為直徑連續(xù)變小的載體片材，以使得多個載體片材可以從細長空心殼體的第一端到第二端、沿著細長空心殼體的長度安置。

在一個廣泛的方面，提供了一種可用在地面下的傳感器，該傳感器可包括：細長空心殼體，其具有連續(xù)漸細的外壁，所述外壁在第一端處的最大外徑大于用在地面下的第二端的最大外徑；傳感器電路，其包括需要電容元件的調諧電路的至少一部分，所述電路被安裝到占據(jù)空心細長殼體的一部分的電路板；以及柔性材料的載體片材，所述載體具有位于載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域，一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域形成電容元件，相鄰對的電容元件具有不同的直徑，每對可用于感測包圍安置在細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量。

在一個更廣泛的方面，存在一種可用在第一端外徑大于第二端的細長空心殼體中的傳感器陣列，該傳感器陣列包括：傳感器電路，其包括需要電容元件的調諧電路的至少一部分，所述電路被安裝到具有至少兩個電路的電路板，所述電路板的大小適應于占據(jù)細長空心殼體的一部分；以及柔性材料的載體片材，所述載體具有位于載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域，一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域在連接到所述電路時形成電容元件，相鄰對的電容元件具有不同的直徑，每對可用于感測包圍安置在細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量。

在下面的整個本說明書和權利要求書中，除非上下文另有要求，否則詞語“包括”和“包含”及變體將被理解為隱含暗示包括所述的一個特征或一組特征，但不排除任何其他的一個特征或一組特征。

本說明書中對任何背景或現(xiàn)有技術的提及不是，并且不應被看作是，對于這種背景或現(xiàn)有技術形成公知常識的一部分的承認或任何形式的示意。

現(xiàn)在將參照附圖更詳細地描述特定實施例，這些實施例如附圖中所示。這些實施例是說明性的，并不意在限制本文中的公開內容的范圍?？梢园ㄆ渌麑嵤├慕ㄗh和描述，但是它們在附圖中可能未被示出，或者可替代地，特征可以在附圖中示出，但是在說明書中不被描述。

附圖說明

圖1描繪細長傳感器殼體部分插入到地面下；

圖2描繪細長傳感器殼體完全插入到地面下；

圖3描繪細長漸細傳感器殼體在部分截面中的圖形表示，該圖形表示描繪了沿著細長空心殼體的長度安置的電容傳感器；

圖4描繪載體片材的形式的柔性傳感器的實施例的平面圖；

圖5描繪連接到印刷電路板的載體片材的形式的柔性傳感器；

圖6描繪載體片材的形式的柔性傳感器在折疊且固定的狀態(tài)下連接到印刷電路板組件時的透視圖，其中，載體片材具有基本圓形截面；

圖7描繪載體片材的形式的柔性傳感器在折疊且固定的狀態(tài)下連接到印刷電路板組件時的端視圖，所述載體片材具有基本圓形截面；以及

圖8描繪載體片材的形式的柔性傳感器以及沿著漸細細長空心傳感器殼體的剖視圖的整個內部長度布置的相關聯(lián)的一個印刷電路板或多個印刷電路板的透視圖。

具體實施方式

圖1和2例示說明使用具有漸細旋翼(flighting)的螺旋鉆在地面12下形成開口10(圖1)的結果。這種螺旋鉆可用于在地面下創(chuàng)建適用于插入空心細長傳感器殼體14(圖1)的開口，其中，細長空心傳感器殼體具有截面為圓形的外形，細長空心傳感器殼體插入端的直徑小于非插入端(頭端)?？招募氶L殼體具有連續(xù)漸細的外壁，所述外壁在第一端的最大外徑大于用在地面下的第二端的最大外徑?？招募氶L傳感器殼體被推送到制備的開口中，直到細長殼體(在圖2中不可見)外部的基準線到達地面水平面16為止，此時，細長殼體的整個漸細長度位于制備的開口內。在一個實施例中，基準將在殼體的頂部，殼體的頂部可以與土壤的頂部對齊。在一種布置中，殼體可以被安裝工豎立以將細長殼體牢固地放置到制備的開口中，直到細長殼體的頂部與地面水平面同平為止。

將注意的是，圖2示出了包圍細長傳感器殼體的未受擾動的地面12與細長傳感器殼體14的外表面接觸。這是最大化按陣列布置在細長空心傳感器殼體內的傳感器的有效性的理想條件，在一個實施例中，這些傳感器沿著細長空心傳感器殼體的全長(當被安裝時的深度)每10cm安置(沒有全都示出以使圖精簡)，從而提供在細長空心傳感器殼體沿著生長農作物田地(未示出以使圖精簡)里制備的開口10的深度的位置上記錄土壤的至少土壤水分和其他特性的手段。

空氣空間和間隙的缺少，特別是在細長空心傳感器殼體的外表面和周圍地面之間的空氣空間和間隙的缺少，基本上被避免。這種間隙的避免確保當有降雨事件時，水不會收集在間隙內或者沿著傳感器外部向下創(chuàng)建優(yōu)先水流動路徑，這將趨向于使任何傳感器測量失真。細長空心傳感器殼體和制備的開口的漸細外形因此是順應的，因為這兩種形狀在傳感器插入之前是對應的，并且當細長空心傳感器殼體碰到土壤的表面時變?yōu)轫槕?或者是可順應的)。在現(xiàn)有的土壤傳感器安裝布置中，制備的開口和空心細長傳感器殼體可能已經是對應的(因為它們都是圓柱形的)，但是向下的壓力的量將不會改進空心細長傳感器殼體的外表面和制備的開口的壁的順應性。實際上，保持開口的圓柱形形式的需要可能不能始終都被實現(xiàn)，而漸細螺旋鉆為漸細空心細長傳感器殼體創(chuàng)建漸細開口的上述使用提供空心細長傳感器殼體與制備的開口的內壁的自順應性。

空心細長傳感器殼體具有如下外徑(因為在該實施例中，它具有圓形截面)，該外徑在頭端為X(該端在地面水平面處或附近)，大于插入端處的外徑Y。在一個實施例中，錐度為在大約1200mm的長度上約為6mm，其中，X為24mm，Y為30mm，以形成適應于容納土壤水分傳感器布置的本體。

在進一步實施例中，空心細長傳感器殼體的本體具有安置柔性形式的傳感器陣列元件的柔性形式。柔性傳感器陣列元件在一個實施例中由塑料片材材料形成，所述塑料片材材料可以折疊或者至少變形以使其通過本體的柔性形式的孔徑，并且具有順應柔性本體的優(yōu)選為圓的漸細的內壁的一定彈性和趨勢，并且當沿著本體的內部長度適當安置時，準備好根據(jù)需要與其他傳感器陣列元件連接以形成陣列并且連接到作為感測電子器件的部件的電路。電容元件(在一個例子中，還有調諧電路)可用于感測包圍安置在細長殼體內的電容元件的位置的環(huán)境的至少水分含量。整個傳感器電路包括需要電容元件的調諧電路的至少一部分，其中，該電路被安裝到占據(jù)空心細長殼體的一部分的電路板。

如圖5中描繪的電路被合并到具有表面貼裝分立部件和集成電路的組合的印刷電路板中，但是該電路可以被合并到載體片材材料中，所以術語“可連接的”也包括電容元件直接電連接到合并到載體片材材料中/上的電路的情況。

導電區(qū)域與印刷電路板58的連接在圖5中被描繪為發(fā)生在載體片材的導電區(qū)域延伸到的邊緣處，但是如其他地方所述的，與載體片材合并的導電區(qū)域可以僅在側面之間延伸，而不延伸到載體片材的邊緣，所以可連接性可能需要其他方式來建立電連接，諸如，舉例來說，導線總線、一組導電材料、印刷電路板被定位在載體片材的一部分之上或者延伸越過載體片材的一部分的一部分印刷電路板之上、以及將被相關領域的技術人員意識到的許多其他替代方案。

電容元件和調諧電路以及相關聯(lián)的信號處理電路和計算機處理器可以本地存儲隨著時間的逝去進行的土壤水分測量(數(shù)據(jù))。所述電路還可以可連接到或者連接到通信布置，以使收集的數(shù)據(jù)可以被傳送到其他地方以供以某種進一步的方式進行處理，通常是用于呈現(xiàn)周圍土壤里的土壤水分分布以及用于顯示當它們由于雨水、灌溉和其他環(huán)境事件而隨著時間改變時以及土壤水分被土壤里的農作物吸收時的那些分布。

電容元件和電路以及相關聯(lián)的信號處理電路可以被設置為通過發(fā)送電壓、頻率或相位、電流或其他參數(shù)來確定土壤水分含量，所述其他參數(shù)諸如具有參考源的產生信號的周期。

土壤水分不是所述電路測量的唯一類型的數(shù)據(jù)，可以包括鹽度(通過使用相同的電容元件)、溫度等。

在進一步實施例中，傳感器陣列元件形成在柔性載體上，諸如塑料片材，并且傳感器陣列可以在截面為類似基本圓形的細長繞線模(實心的或空心的)上被包裹成基本漸細的圓柱形形狀，所述繞線?？梢员蝗菁{在本文中所述的形式的殼體內。

圓形截面的提及僅僅是示例性的，因為傳感器的形狀無需是圓形的來執(zhí)行其感測任務，但是在一個實施例中，傳感器順應殼體的內壁形狀，其中，在截面中外壁形狀與內壁形狀是相同的，以使得傳感器被安置為緊鄰插入殼體的土壤。

進一步地，柔性載體材料的片材可以包括柔性降低的區(qū)域，或者由于原因基本上是無柔性的，原因為諸如幫助順應殼體的不規(guī)則形狀的內壁(在其他實施例中，截面可以是非圓形的)、將電路和其他傳感器等配裝在空心細長殼體內、或者傳感器陣列的支撐部分不包括在載體上。

在又一種形式中，柔性傳感器載體被插入在空心細長殼體中，并且被定位為與殼體的內壁相鄰，殼體的內壁的截面基本是圓形的。相鄰可以意指柔性傳感器載體與內壁是間隔的，但是仍具有很大程度上與內壁相同的截面形狀。在一個實施例中，間隔由載體和內壁之間圍繞載體隨機安置或者按有序的網格徑向安置的非導電間隔件柄腳提供。間隔件可以整體地形成在載體中或者被添加到載體。

在一個實施例中，一旦傳感器陣列元件被插入，細長殼體的內部就可以被填充材料，以便固定該元件和其他設備并且當被合適地安置在殼體內時包括間隔件。填充材料是不導電的，并且當被處理時或者在自固化之后，將有助于殼體的堅挺，更重要地，柔性傳感器載體、以及因此其上所承載的傳感器區(qū)域被相對于對方和殼體固定到位，從而確保在校準期間及其以后(諸如在運輸、存儲和在田地里重復使用期間)，電氣特性和電磁特性將隨著時間得以保持。

在又一種形式中，柔性傳感器載體被定位為與印刷電路板(PCB)相鄰，并且連接到PCB。PCB由不導電基板制成，在所述不導電基板上，導電跡線和焊盤被蝕刻，通常是通過使用銅被蝕刻以變?yōu)橛∷㈦娐钒褰M件。跡線和焊盤連接到分立的集成電路元件以形成電子電氣電路。跡線和焊盤中的至少一些鄰近(在該實施例中)細長PCB的邊緣安置，所以它們易于電連接到柔性傳感器載體上的適當安置的導電區(qū)域。

在實施例中，殼體的內壁的截面基本上是圓形的，并且柔性傳感器載體基本上順應殼體的內壁的形狀。因此，載體承載的導電區(qū)域也將順應空心細長傳感器殼體的外壁形狀；但是傳感器元件可以不與內壁接觸(稍后將使用柔性傳感器載體的實施例來描述實現(xiàn)這的機制)。整個傳感器電路包括其上具有作為電路的一部分的電容元件的柔性傳感器載體，其中，該電路的其余部分被合并到占據(jù)空心細長殼體的一部分的電路板中。

在一個實施例中，空心細長傳感器殼體的內部可以被填充例如聚氨酯、隨著時間固化并且變?yōu)楣腆w的材料，以便將傳感器和其他設備在殼體內固定到位。圖4和5描繪了孔59，孔59使可流動材料可以流過柔性載體片材，以使得它完全包圍載體片材，而不會過度地使載體片材畸變，并且當該材料固化時，對載體片材材料和電路板的現(xiàn)有抗張強度提供附加剛度，這將使空心殼體的內部長度延展。

殼體內部因此將包含適當定位的一個/多個傳感器，這些傳感器同時與相應的傳感器PCB電路板連接，這些電路被布置為將它們各自的信號或收集的測量數(shù)據(jù)、有時還有處理的數(shù)據(jù)傳送到殼體外(可能通過一個/多個導線連接，但是優(yōu)選地通過無線連接，這二者均未示出)。

殼體14的本體具有頭端30和插入端32，本體被成形為插入端的端點的最大外徑小于本體的頭端的最大外徑，在該實施例中，x＝30mm，y＝24mm，殼體的長度z為1200mm。本體的外形是連續(xù)漸細的外形，以便易于將插入端插入到土壤里制備的開口10(圖1)中，因為如圖3中圖形化地描繪的，一般存在截頭圓錐形，并且殼體的外壁的截面是大體圓形的。為了例示說明的目的，圖3中描繪的傳感器元件被示為沒有相鄰的傳感器元件，如本說明書中將描述的，相鄰的傳感器元件在同一個載體片材上。

圖4描繪了柔性傳感器載體片材的實施例的平面圖。該片材的背面在任何一個圖中都未被示出，因為在視覺呈現(xiàn)中，(由于片材材料是透明的)顯示出安置導電膜的黑暗區(qū)域以及從平面圖將顯而易見的各種孔徑(狹槽、孔等)并無不同。

當提到載體片材時，術語“載體”沒有特殊內涵，因為在實施例中，導電區(qū)域被封裝在片狀材料中，但是在另一個實施例中，導電區(qū)域可以形成在片材材料的外部。片材無需是材料的單張片材，本文中所述的實施例中使用的片材可以由兩張或更多張片材形成，在一個進一步例子中，一張片材覆蓋在另一個張片材上以形成導電區(qū)域的封裝，在該實施例中，保護它們免受環(huán)境效果的影響，在另一個實施例中，一張片材被安置在導電區(qū)域的一側，并且片材的一部分被安置在導電區(qū)域的另一側及其上。

載體片材40具有四個邊緣，并且由可形成的柔性不導電材料制成，例如厚度為0.177±0.03mm的FPC。載體片材的柔性使得它可以在插入之前被折疊成順應所述細長殼體的內壁的形狀的形狀，一旦被插入，就可以進一步適應內壁形狀。

載體片材具有導電區(qū)域(如圖4所示)，這些導電區(qū)域可以通過用(在一個實施例中)導電材料膜(諸如電解銅)涂布載體片材而制成，其中，多對導電區(qū)域42、44和46沿著載體片材的長度布置。構成所述對的區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以當所述材料成形時形成調諧電路(未示出)的電容元件。兩個這種區(qū)域的接近被布置為創(chuàng)建與相應調諧電路一起工作的電容器，這種類型的至少一個電路的細節(jié)在細長土壤傳感器領域中、特別是在前面通過引用并入本說明書的專利/專利申請中的至少一個中提供。在一個實施例中，導電區(qū)域由載體片材3mil P1的一側的基礎材料(是l oz電解銅)制成，并且通過使用17μ的膠水粘附到載體片材。焊接掩膜覆蓋層是1mil PI、25μ膠水表面光潔度：ENIG。

載體具有位于載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域。該描述包括圖4和5中描繪的從一個邊緣延伸到另一個邊緣的導電區(qū)域，但是導電區(qū)域可以定位為從一側到半途、再到另一側，或者在另一個實施例中，導電區(qū)域可以從離一側一定距離開始，到離另一側一定距離結束。導電區(qū)域的長度可以足以使得當載體被成形為配裝在空心細長殼體內時這些區(qū)域是重疊的。更進一步地，所述對導電區(qū)域的長度可以是變化的，以使得相鄰對的導電區(qū)域具有不同長度。

一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域形成電容元件。在一個實施例中，如圖4和5中所描繪的，當載體片材被成形為具有漸細圓錐形形狀以供在沿著殼體的內部長度的合適位置處插入到空心細長殼體中時，相鄰對的電容元件具有不同的直徑。在另一個實施例中，每對的導電區(qū)域的長度限定當載體片材被成形用于插入到空心細長殼體中時電容元件的形成直徑。

形成電容元件的每對導電區(qū)域可用于感測包圍安置在細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量，因為如引用專利和專利申請中所述的以及本說明書中所述的，它們可以成為被設計為使用電容元件的電容的傳感器電路的部件。

當查看圖6、7和8，截面為大體圓形時，載體的折疊形狀和形成的電容元件的一個實施例將更清楚。當電容元件在空心細長殼體內時，在一個實施例中，電容元件可以具有與安置在殼體內的其他電容元件以及也具有兩個或更多個電容元件的其他成形的載體片材同軸的公共中心軸。

可以具有僅具有一對導電區(qū)域的載體片材，并且進一步地，該載體片材當被形成為在其端部具有不同直徑時被成形為用在漸細的單個空心細長傳感器殼體中。當在不具有比10cm至30cm深很多的根系的草地中使用這種傳感器時，這種使用是可能的。

導電區(qū)域對在連接到調諧電路時形成這種電路的電容元件。如通過引用并入的引用專利中所述的，導電區(qū)域實際上是電容環(huán)。在載體片材上可以提供多對導電區(qū)域，在該實施例中，存在三對導電區(qū)域，因此能夠形成三個電容元件，并且每對導電區(qū)域適應于導電連接到電路板。該連接優(yōu)選為焊接的形式，但是可以通過附加元件機械地和電氣地實現(xiàn)，所述附加元件諸如形成在電路板上以接納導電區(qū)域的端部的夾具。當導電區(qū)域的端部被用來通過使用焊接將導電區(qū)域電連接到位于電路板上的調諧電路時，圖4和5所示的長孔徑56充當用于焊接的阱。每對導電區(qū)域形成作為相應調諧電路的部件的、直徑不同的導電區(qū)域。

在該實施例中，有三對導電區(qū)域與載體片材合并，其中，每對導電區(qū)域形成最大外徑不同的電容元件，每對是相應調諧電路的至少一個電容元件。

在實施例中，每個導電區(qū)域的端部適應于導電連接到電路板，但是每個端部可以如此適應。

特別值得注意的是，如圖4所描繪的載體片材的平面圖形狀不是矩形形狀，而是相反，如所描繪的，頂部邊緣48不平行于底部邊緣50，因此至少一對相對的邊緣是不平行的。該對的一個邊緣相對于另一個邊緣的斜率使得從底部邊緣到頂部邊緣的距離在右側邊緣“A”上小于左側邊緣“B”。該構造使得載體片材在折疊成基本圓形截面的形狀時右手側的直徑小于左手側，因此能夠順應所述殼體的內壁。

可以將載體片材形成為部分圓錐形狀以便基本上順應細長空心殼體的內壁形狀。還可以的是，片材的一個或多個邊緣被成形為消除或最小化片材材料在一個或兩個端部處的重疊以便不妨礙鄰接區(qū)域處的類似地形成的、但是具有匹配直徑的相鄰的載體片材，所述匹配直徑沿著載體片材的長度遠離該鄰接區(qū)域增大或縮小。該布置不是理想的，可能要求每張片材具有不同的形狀，因此使片材的制造更昂貴，合適的殼體內的土壤水分傳感器的制造也更昂貴，因為如同構造所述布置之前將要另外對元件進行排序那樣，鄰接程度、因此間隔可能受到不利影響。

在該實施例中，折疊形狀的載體片材的固定是通過使用柄腳和狹槽的形式的固定元件來實現(xiàn)的，其中，柄腳被成形為可插入到狹槽，但是抵制從載體片材中的狹槽抽出，但是固定可以用若干種其他方式實現(xiàn)，例如，與將適當?shù)奈恢脴擞洶仓迷谄纳舷嚓P聯(lián)的耳片和固定元件(諸如卡釘或膠水或鉚釘?shù)?。在實施例中，載體片材的一對相對邊緣中的一個邊緣包括當載體片材被形成為順應所述細長殼體的內壁的形狀的形狀時使用固定元件將該邊緣附連到載體片材。固定元件可以被用在與載體片材的邊緣沒有關聯(lián)的位置處，只要形狀保持用于插入并且在插入到空心細長殼體中之后得以保持即可。

在實施例中，如圖4中所描繪的，固定元件包括沿著載體片材的邊緣48安置的一個柄腳或多個柄腳52。柄腳被布置為從載體片材的邊緣48橫向突出，并且在某些情況下，一個這種柄腳(固定元件)可以是足夠的，但是在圖4和5中描繪的實施例中，多個柄腳被示出并且被使用。

將注意的是，相對術語上部、下部、右手側和左手側的任何使用全都是相對于如圖4中描繪的載體片材的方位的，但是將理解的是，這種術語是相對的，并不意在于限制。

柄腳具有有長度的特定形狀，柄腳的一部分在一個區(qū)域的寬度大于柄腳的長度的其余部分。在該實施例中，柄腳具有合并到其中的箭頭頭部形狀，因為所述材料是柔性的，所以箭頭的側頂點能夠略微畸變以使得箭頭頭部可以插入到略小寬度的孔徑中，但是抵制從載體片材的狹槽抽出。在該實施例中，載體片材具有一個或多個狹槽，這些斜槽被安置為使得當柄腳插入在狹槽中時，形成的載體片材在然后形成的形狀的柄腳和狹槽的位置處具有預定直徑(不精確的直徑，因為柄腳的軸在箭頭頭部的下面和片材的側面有一些長度)。然而，插入的且捕獲的柄腳的區(qū)域中的片材的直徑具有最大直徑。因此，導電區(qū)域將形成導電環(huán)，該導電環(huán)是通過導電區(qū)域在縱向方向上的重疊而構成的，從電磁的角度來講，該導電環(huán)是像任何其他導電環(huán)那樣具有由預定直徑部分地確定的物理大小的環(huán)。注意的是，兩個相鄰的環(huán)形成傳感器陣列元件的調諧電路的電容元件，所以它們的組合的電氣特性和電磁特性是所述構造的結果。

狹槽54a、54b、54c和54d被安置在載體片材中以使得當相應柄腳插入到更靠近載體片材的邊緣(載體片材的邊緣48)的狹槽中時，形成的形狀的柄腳和狹槽的位置處的直徑與其他狹槽的使用相比是最小的。在實施例中，在載體片材中存在多個狹槽，這些狹槽被安置為使得當相應柄腳插入到更靠近載體片材的與柄腳從其突出的邊緣相對的邊緣的狹槽中時，形成的形狀的柄腳和狹槽的位置處的預定直徑與其他狹槽的使用相比是最大的。

在圖4和5中注意的是，柄腳是相互對齊的(大體上平行于載體片材的邊緣A和B延展，并且與相應柄腳相對)。然而，在另一個實施例中，可以的是，連續(xù)的狹槽以這樣的方式相對于對方和相應柄腳朝向一側移位，即，當柄腳插入到載體片材中的狹槽中時，載體片材不僅在該位置處形成基本圓形截面的形狀，而且還使片材的否則(在一個實施例中)平行的相對邊緣錯位，在該實施例中，柄腳從其突出的邊緣，以使得載體片材的形狀也從一端到另一端漸細。在該實施例(未示出)中，有益的是可以使用多于一個的柄腳和相應狹槽來形成所述形狀。

多個相同大小的載體片材可以被用在殼體內。載體片材具有多個狹槽和多個柄腳，這些柄腳可用于與相應狹槽嚙合，以當載體片材成形為適合于插入到細長空心殼體中時沿著載體片材的長度提供連續(xù)變小的漸細形狀的載體片材。因此，多個載體片材可從細長空心殼體的第一端到第二端、沿著細長空心殼體的長度安置。

參照圖4和5，狹槽54a的使用將創(chuàng)建最小直徑，而狹槽54d的使用將創(chuàng)建最大直徑。前一段中所述的實施例中的柄腳的類似移位將具有類似的效果。再次參照圖4和5中描繪的實施例，因為邊緣A短于邊緣B，所以當相應柄腳被使用時，成形的片材的直徑將沿著其長度從小變到大，因此基本上順應內部漸細殼體的內壁的形狀和直徑。狹槽鄰近載體片材的與柄腳從其突出的邊緣相對的邊緣安置。一旦柄腳與它們相應的狹槽嚙合，相應導電區(qū)域的直徑就已經被設置在柄腳和狹槽的位置處，并且因為柄腳從與和狹槽對齊的邊緣不平行的邊緣突出，所以載體片材的直徑沿著載體片材的長度是不同的，本質上，載體片材從一個邊緣到另一個邊緣(圖4中描繪的邊緣A和B)漸細。每個插入耳片的位置處的直徑在用可固化材料填充殼體的過程期間得以保持，因此作為傳感器陣列元件的部件的電容元件的電氣特性和電磁特性也被設置。

當提到折疊的載體片材的直徑時，意識到的是，因為其上安置柄腳的載體片材的相對側是不平行的，所以折疊的載體片材具有沿著其長度逐漸縮小的直徑，但是因為成形的載體片材的最小直徑已經被配置為大致與漸細殼體內的相鄰安置的載體片材的最大直徑相同，使得相鄰的成形載體片材的平均直徑因此將相應地更大或更小，所以這樣做是合理的。

在未描繪的實施例中，載體片材是正方形或矩形，并且如其他地方所述的，導電區(qū)域的形狀和大小使載體的形成形狀可以創(chuàng)建具有合適電容特性的電容元件對，但是載體片材在被成形時形成可插入到空心細長殼體中的漸細載體片材。因此如果載體片材將具有正方形或矩形形狀，則漸細形狀仍可以通過使用安置在載體片材中的狹槽來形成，以使得形成的直徑在形成的片材的一端小于另一端。該實施例未在任何一張圖中示出，但是是在知道形成的載體片材將在兩端具有該片材的頂點的延伸部分的情況下可容易實現(xiàn)的替代方案，所述延伸部分當位于空心細長殼體內時可能妨礙相鄰安置的形成的載體片材。

通過在相應狹槽中使用柄腳來提供直徑逐漸變小或變大的形狀的傳感器陣列元件，可以使用多個相同的基本載體片材來提供空心細長殼體內所需的所有傳感器陣列元件。因此成形的具有整個直徑逐漸變大(漸細形狀)的載體片材被定位在漸細殼體的較大直徑(內徑和外徑)端(頭端)，而直徑逐漸變小的形狀的載體片材從空心細長殼體的頭端到插入端、沿著殼體的內部長度被使用。

在實施例中，傳感器陣列用在細長空心殼體中。所述殼體在第一端的外徑大于第二端。在實施例中，傳感器陣列包括傳感器電路，所述傳感器電路包括需要電容元件的調諧電路的至少一部分，其中，所述電路被安裝到具有至少兩個電路的電路板，所述電路板的大小適應于占據(jù)空心細長殼體的一部分。傳感器陣列還包括柔性材料的載體片材，其中，所述載體具有位于載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域。一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域形成電容元件。電容元件在連接到所述電路時提供調諧電路的至少一部分，并且相鄰對的電容元件具有不同的直徑，每對可用于感測包圍位于細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量。

圖5描繪了印刷電路板(PCB)58的定位(分立的或集成的電路元件均未被示出)，但是應注意的是，存在與每對導電區(qū)域相關聯(lián)的電路，該電路的一部分是不完整的調諧電路(需要如圖4中所描繪的那樣沿著載體片材的邊緣50附連如前所述的由柔性載體片材的導電區(qū)域形成的電容元件以形成電容傳感器)。在引用的專利中提供了可以使用的電路的細節(jié)。

在所描繪的一個實施例中，每個導電區(qū)域具有至少一個狹槽56，包圍狹槽的是暴露的導電材料，使得可以與PCB、特別是調諧電路建立導電連接。優(yōu)選的連接是通過使用焊接，但是可以存在其他方式來實現(xiàn)與狹槽的電連接，所述其他方式除了使調諧電路完整所需的導電連接之外，還能夠機械地嚙合。

一旦載體片材適當?shù)剡B接到PCB 58，載體片材就可以被成形為使得柄腳與適當?shù)莫M槽嚙合并且形狀將變?yōu)轭愃朴趫D6和7中描繪的形狀(圖6的截面圖)。

所述布置的進一步的特征是使用了不導電載體片材，這些載體片材是可變形的以徑向向外突出，以使得當該材料被成形時，各部分的徑向外端(在該實施例中，是耳片的自由端，但是在其他實施例中，該部分的形狀可以是不同的，但是仍將具有徑向外端)緊靠空心細長殼體的內壁，并且形成的載體片材基本上集中在殼體內，因此被圖7圖形化表示的集中化布置集中起來，圖7描繪了位于殼體14內的形成狀態(tài)的傳感器陣列(40和58)的截面，殼體14具有內壁14'。這還幫助使相鄰成形的傳感器陣列在被安置在空心細長殼體中時是同軸的。

在該實施例中，耳片60圍繞載體片材的外表面徑向安置。在優(yōu)選布置中，耳片60由被用模具切削、然后被用手或機器操控以相對于傳感器陣列的形成形狀的縱向中心軸向外突出的耳片形狀創(chuàng)建。理想地，耳片60被操控為相對于載體片材彎曲大于90度，并且通過使用載體片材的材料的彈性，耳片然后將被偏壓以在其徑向位置處與載體片材呈大致90度方位。耳片在這種狀況下的方向使得載體片材在特定方向上插入到殼體中，耳片然后通過其彈性主動地確保載體片材集中在殼體內。在圖7中的側視圖中描繪了三個耳片，因為三個耳片60被示為在橫貫圖4和5上的載體片材的線上，當片材被形成用于插入到細長空心殼體中時，這三個耳片60在徑向上相隔大約120度，從而創(chuàng)建與空心細長殼體的內壁接觸的三個觸點以用于將載體片材集中在空心細長殼體內。圖4和5中描繪了五個這種耳片線，使得可以創(chuàng)建幫助集中傳感器陣列元件的五組三個耳片。然而，在一組中可以有更多個這種耳片60，不可能更少，因為只有兩個這種耳片將不會具有將傳感器陣列集中在殼體的內壁內的期望效果?？梢杂欣鐑蓚€這種耳片或類似布置，并且可以有從PCB突出的突起，該突起突出穿過載體片材中提供的孔徑以提供至少三個觸點中的一個(再次理想地，這三個觸點是徑向均勻間隔的，例如，大致120度徑向間隔)，從而實現(xiàn)將傳感器陣列集中在三點集中化布置的附近。耳片還使殼體的內壁的任何凹凸不影響載體片材承載的電容元件的形狀，同時當成形的柔性材料被安置在殼體中時仍提供該材料的對中。

圖8描繪了細長殼體14的剖視圖，在細長殼體14內，安置了多個形成的載體片材40a、40b和40c。圖示不是按比例繪制的，因為長度不代表任一端的直徑(就這一點而言，圖1和2中提供的圖示稍微接近于真實實施例)，然而，圖示對于描繪三張形成載體片材的使用(每張載體片材具有沿著它們的長度錐度增大的直徑)以及當它們被放在一起時它們如何基本上匹配它們在相對較大端到較小端的直徑是有用的。圖示還描繪了每個傳感器陣列元件提供3個電容元件，總共9個電容元件，包括載體片材上的多對導電區(qū)域，幾乎占據(jù)了殼體的全長。未示出的是填料在殼體中用來將傳感器陣列的位置設置在殼體內以及使殼體變硬以便使最終的產品更適用于本領域的使用和運輸。

在另一個實施例中，用在地面下的傳感器可以包括具有連續(xù)漸細的外壁的細長空心殼體，所述外壁在第一端的最大外徑大于用在地面下的第二端的最大外徑。傳感器具有傳感器電路，該傳感器電路包括需要電容元件的調諧電路的至少一部分。傳感器電路被安裝到占據(jù)空心細長殼體的一部分的電路板。

在該實施例中，存在柔性材料的載體片材。所述載體片材具有位于載體片材的第一邊緣和第二邊緣之間的至少兩對導電區(qū)域。一對導電區(qū)域中的兩個導電區(qū)域彼此足夠靠近地成形和安置，以使得當載體片材被形成為一個形狀并且被插入到細長空心殼體中時，該對導電區(qū)域形成電容元件。相鄰對的電容元件具有不同的直徑，每對可用于感測包圍位于細長空心殼體內的電容元件的位置的地面的至少水分含量。