基于高频电容原理的土壤剖面水分传感器研究

为了实现土壤剖面不同深度的水分测量,基于高频电容原理,研制了一种能够自动、连续监测土壤剖面动态含水量的水分传感器。通过实验,建立了传感器数学标定模型,并对传感器进行了相关性能测试。通过对比分析土壤水分实际值与传感器测量值,结果表明:传感器最大绝对误差为-5.10%。传感器测量水分梯度变化明显,可用于土壤剖面不同深度水分的测量,具有低成本、低功耗的特点,可应用于农林业实际生产。     

稻田水分传感器网络节点设计与实现

设计了一种能远距离操作与控制、低成本的无线频域水分传感器WFMS.该传感器根据Hilhorst提出的基于频域测量原理而设计,集成了土壤水分和水层深度测量功能,可以进行无线计算和传输,尤其适合在稻田水分精准监控管理中进行应用.该传感器包括传感器采集模块、处理器模块、通信模块和供电模块四大部分.传感器标定实验表明,本传感器在稻田土壤含水量30%以上到8cm水层深度范围内,对土壤水分含量测量误差不超过5%,对1～8cm水层深度测量误差不超过0. 5cm.传感器成本降低至国内类似组合产品的20%左右.     

封丘地区土壤水分扩散率的研究

本文研究了河南封丘地区代表性土壤的水分扩散率,结果表明:封丘地区3个土壤亚类的水分扩散率变化于1. 0×10-3 ~1. 5×10cm2 min-1之间;土壤水分扩散率存在着空间上的变异性,随土壤剖面深度增加而呈现出表土层高、中间土层低、底土层又升高的趋势;各土层土壤水分扩散率与土壤含水量呈指数函数变化关系,经统计分析均达到极显著水平;土壤容重、孔隙度及孔隙类型、土壤有机质含量和土壤粘粒含量均对土壤水分扩散率有不同程度的影响,而土壤全盐含量对其影响不大。     

土壤水分检测转换电路的设计

在土壤水分检测的各种方法中,传感器法具有许多优点。设计了一种土壤水分检测转换电路,并阐述了电路组成和工作原理。试验表明:利用本电路测量土壤含水量的分辨力为0.1%,与烘干称重法测量值的差值在5%以内,具有测量准确度高、测量速度快、显示直观、价格低廉、操作方便的特点。     

单侧敏感土壤水分传感器设计及标定研究

针对目前土壤水分传感器测量需侵入土壤,无法获取土壤表层含水量信息及其标定过程繁琐等不足,改进ECH₂O传感器探头结构,提出单侧敏感型电容式土壤水分传感器。采用ANSYS软件仿真分析探头灵敏度、敏感深度与探头极宽与极距之比(a/b)的变化关系,认为a/b在0.8～1之间取值时探头特性较优;基于谐振原理设计了带有频伏转化功能的电容测量电路;推导出混合介电参数标定β模型,提出β模型两点标定法。在土壤、泥炭、珍珠岩、醋糟中的试验数据表明：β模型较好地表征了输出电压信号与土壤含水量之间的关系,最小相关系数R²=0.955 4;除珍珠岩外,基于两点标定β模型的测量误差小于0.025;泥炭、醋糟容重变化引起的测量误差小于0.025。     

土壤含水率测量仪的设计

利用水分传感器获取土壤的湿度信号,经过信号调理电路处理,将信号调理电路输出的模拟信号送给A/D转换器转变为数字信号,再送给单片机串行口扩展的LED显示电路,显示土壤的含水量,从而可以智能地实现对土壤含水量的测量.此测量仪具有测量精度高,速度快,价格低廉等优点.     

基于FDR技术的土壤水分传感器设计

本文以土壤的介电理论为基础,通过测量土壤的介电常数随土壤水分变化的规律得知土壤的体积含水量,并利用土壤水分频域反射法实现土壤水分的测量.此方法可以连续检测土壤含水量的变化,较好的反映土壤水分的变化趋势.本文所设计的土壤水分传感器因具有多个测量分探头,因此可测量较深的土壤.因采用RS485总线通信,使传感器具有实时测量、...     

微波遥感监测土壤水分的研究初探

在GPS定位的基础上，同步测量土攘水分、土壤后向散射系数，和同步获取的X波段、HH机化SAR图像进行了土攘水分监N.]的徽波遥感试验研究。结果表明，X波段SAR图像的灰度与表层土壤(0~10cm)水分有较好的相关性，35OHH极化的土峨后向散射系数与SAR图像灰度和土攘水分也有较好的相关性，由SAR图像及土攘的后向散射系数估算的土峨水分精度相近，相对误差均为12%左右，因而利用X波段、HH极化的机载SAR图像监浏土壤水分是可行的。雷达图像的穿透力一般在10cm以内，因此探讨了由表层土壤水分推求剖面土壤水分的可能性，并提出以土攘水分计法在浏童精度和速度上改进传统土壤水分测量的方法。     

参数调制探针式电容土壤水分传感技术研究

电容传感器是实现土壤水分低成本检测的主要途径,土壤水分中电导对土壤水分影响很大,为了消除电导影响,研究了一种新颖的基于参数调制的探针电容土壤水分传感器,分析了参数调制技术消除电导机理,并建立了相应数学模型,设计了参数调制式探针电容土壤水分传感器的检测电路和数据处理系统,通过参数优化得到了一种能够实现在线测试土壤水分的探针电容传感器及检测仪器.试验表明,随着土壤含水量的变化,其探针电容传感器响应有较大的变化,且在低于25%的含水量范围,土壤含水量与被测电压之间呈线性关系.     

橘园无线土壤水分传感器的设计与实现

为了达到以一种低成本方式实时采集土壤水分信息用于指导橘园的节水灌溉,根据土壤电阻率随土壤含水率变化的原理,设计了一种土壤水分传感器.为克服恒定直流电压测量时探针电极的极化效应的影响,提出了一种以H桥正反脉冲间歇电压信号作为激励信号的测量方法.采用无线收发模块CC2420,实现了传感器与上位机之间的无线通信与数据无线传输.利用电源管理技术和睡眠机制,提高了电池的使用寿命.对传感器进行了标定,并在土壤含水率为13.6％～50.2％的范围内进行了验证实验,结果表明:当土壤含水率在21.1％～41.5％范围内,测量的平均误差为2.8％;当土壤含水率小于21.1％或大于41.5％时,测量的平均误差为5.2％.     

一种基于有源电桥的电容式粮食水分传感器

在传统电桥电路的基础上,设计了一种有源电桥的电容式检测电路。该电路具有灵敏度高、线性范围宽的特点。将其用于粮食水分的检测,实现了一种具有线性特性的粮食水分传感器。通过试验测试粮食的电阻抗特性,尤其是电容特性与粮食水分之间的关系,确定了电路的工作频率。试验结果表明:这种粮食水分传感器的输出电压与粮食水分之间呈良好的线性关系,可满足粮食水分在线检测的要求。     

检测粮食水分用的电容式传感器

介绍了一种用于现场粮食水分检测的电容式传感器,并对传感器的结构进行了优化计算,使得结构更合理。针对所设计的传感器设计了相应的检测电路,分析了该电路的原理,给出了调试结果,对粮食样品得出了具体的检测数据。     

一种土壤水分检测仪的设计

在土壤水分检测的各种方法中,传感器法具有其许多优点。本文就是利用土壤水分传感器设计了一种土壤水分检测仪,阐述了其组成和工作原理。试验表明,利用本检测仪测量土壤含水量与烘干称重法测量值的差值在5%以内,具有测量准确度高,测量速度快,显示直观,使用简单,价格低廉,操作方便的特点。     

基于频域反射的土壤水分探测传感器设计

通过详细介绍传输线的高频率响应原理及其推导方程,以此为基础设计了基于频域反射的土壤水分探测传感器.传感器采用合适长度的传输线以及参数匹配的谐振电路,利用驻波的原理,使用简单的比较电路确定信号频率与土壤介电常数的关系,再利用介电常数和土壤成分结构之间的关系计算土壤水分含量.设计了传感器结构模块及给出了部分的试验对比结果....     

基于电容式传感器的建筑物围护结构含水率测试

设计的平面电容式传感器可感应围护结构中水分的变化,给出了传感器的工作原理,针对小电容检测的抗干扰问题,采用了加保护电极和利用驱动电缆传输信号的技术,结合改进的充放电微电容检测电路,对传感器的测试深度和灵敏度与极板尺寸的关系进行了研究和优化。设计了基于嵌入式微控制器的含水率测试系统,实验结果表明:该系统可以用于一定深度的围护结构的含水率现场测试。     

基于无线传感网的土壤呼吸测量系统

LI-COR公司开发的LI-8100系列土壤碳通量测定仪被广泛用于土壤呼吸测定。但该仪器价格昂贵、测量能耗高，难以满足土壤碳通量测定的多点实时测量要求。本文提出引入无线传感器网络技术实现土壤碳通量的多点测量，以准确地评价区域的土壤碳通量指标。通过对动态开放箱法测定土壤碳通量的模型建立，提出了土壤碳通量的计算方法。设计了实现土壤碳通量测定的机械结构，并给出了相应的控制电路。实验结果表明，所设计的仪器与LI-8100的测量结果呈极显著相关，且能耗低，可满足野外的长期部署工作要求。     

四轴非正交位移传感器电路的设计分析

针对压控型八电极静电悬浮支承系统位移测量难的特点,设计了一种四轴非正交位移传感器电路。分析了四轴非正交位移传感器的测量原理,给出了保证转子地电位的方法,分析了位移测量的系统灵敏度,设计出位移传感器电路,并给出一种从支承高电压中分离位移信号的电路。实验证明:该位移传感器可以准确检测出转子的偏移,提高测量精度,达到了设计要求,为八电极静电悬浮系统的测量提供了可靠的保证。     

非接触式物料水分传感器

为实现固体物料水分含量的在线监测,设计了基于频域反射原理的非接触式物料水分传感器。该传感器基于固体状物料含水量与介电常数的关系,利用电容式探头对介电常数的测量能力,通过水分变化关系实验建立了容积含水量与介电常数的数学模型,并完成了传感器的结构设计和电路设计。实验结果表明:该传感器实现了对固体颗粒状物料水分的准确测量,满足物料水分测量的实际需求。