【摘要】：摘要：電子農(nóng)業(yè)和智能農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向,將電阻層析成像技術應用于電子農(nóng)業(yè)領域的塊莖無損檢測是一個新的研究課題,它具有廣泛的應用前景和實用價值。 基于電阻成像技術的塊莖生長狀態(tài)信息檢測系統(tǒng)的研究成果將為農(nóng)作物如馬鈴薯、番薯、芋和名貴中藥材如人參、天麻等塊莖植物新品種培育、科學合理種植、提高產(chǎn)量等提供強有力的可視化監(jiān)測手段和分析工具。對于塊莖植物的精細種植而言,可通過對塊莖生長狀態(tài)信息的抽樣監(jiān)測,甚至還可通過無線傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)遠程監(jiān)控,做到合理有效地澆水、施肥和病蟲害防治等,這對低碳經(jīng)濟、綠色環(huán)保與食品安全等具有重大意義。 本論文在電阻層析成像(ERT)技術的基礎上研究土壤環(huán)境下塊莖電阻成像系統(tǒng)(TERT),分析了陣列電極形狀和電極材料對系統(tǒng)的影響,探討了相鄰激勵和相對激勵兩種模式下系統(tǒng)激勵／測量信號的選擇,為TERT系統(tǒng)的深入研究和硬件搭建提供了理論依據(jù)。 通過對土壤多相介質(zhì)環(huán)境的電導特性和馬鈴薯塊莖生長條件的研究,并采用美國METTLED TOLEDO公司生產(chǎn)的S230電導率儀對土壤多相介質(zhì)和塊莖進行了電導率測量,建立了土壤電導率與土壤含水量的數(shù)學模型,從而為正問題仿真參數(shù)的設置和敏感場阻抗模型的建立提供了指導作用。 基于COMSOL軟件對塊莖電阻成像的正問題進行了仿真研究。建立了土壤多相介質(zhì)仿真模型,分析研究物場在不同條件下,如含水量多少、有無塊莖、塊莖的生長階段和塊莖個數(shù)等參量對敏感場電學特性分布的影響。 根據(jù)以上的實驗和仿真結果,得出了敏感場土壤電阻值。研究建立敏感電極、塊莖生長的導電土壤多相介質(zhì)和電流激勵／測量所構成的交流阻抗模型,分析了輸入／輸出的頻率特性。 本論文的創(chuàng)新和貢獻點主要有：基于土壤多相介質(zhì)環(huán)境和塊莖的電導測試研究,建立了在適宜馬鈴薯塊莖生長條件下,土壤電導率和土壤含水量之間的數(shù)學模型關系式,為后續(xù)的硬件電路和算法的設計提供了重要的理論指導。
【圖文】：

阻成像系統(tǒng)中電極及敏感陣列是很重要的部分。作為激勵統(tǒng)懫集信息的最初的來源，其性能直接影響懫集數(shù)據(jù)的精質(zhì)量。因此，電極陣列的結構、材料對電阻層析成像系統(tǒng)的選擇。TERT系統(tǒng)，，其電極深埋于地下，土壤對電極的因素。因此在對電極設計時，需要考慮到以下幾點。要具有比較穩(wěn)定的化學性能，處于土壤環(huán)境中的陰極反應（馬鈴薯）生長的土壤環(huán)境以偏酸性為主，因此電極材料燭特性。材料要具有非常好的導電性能，電極的電導率要遠高于土極表面是等勢面。要深埋入土壤環(huán)境中，所以其應具有一定的耐磨性。的選擇。電極形狀對敏感場特性的分布有著重要的影響。常見的電極形狀一般有圓形電極，點電極，方形電極和復

相對激勵/測量模式，電流從處于直徑兩端的電極注入，建立起了電學敏感場，對其余電極對進行測量，如圖2.4(b)。相對激勵測量模式的選擇通常有兩種方式。(1)選擇與激勵電極恥鄰的電極作為參考電極，將參考電極與其余的非激勵電極組成電極對，依次測量邊界電壓。然后換下一對相對電極最為激勵電極，切換參考電極，測量邊界電壓。重復以上步驟，直到所有的相對電極對都做過激勵源。對于N個電極系統(tǒng)，其最終可獲得（N-3) xN/2個獨立的測量值。(2)不選擇參考電極，在非激勵電極上進行測量，對N個電極系統(tǒng)則有（N-4)xN/2個獨立的測量值，如果包括在激勵電極上的測量則有（3N-2) xN/8個測量值。本課題選用的激勵/測量方式是相鄰激勵模式，系統(tǒng)設計的陣列電極為6層
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TP391.41

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 史學濤;董秀珍;帥萬鈞;尤富生;付峰;劉銳崗;;適用于腦部電阻抗斷層成像的單源驅(qū)動電流模式[J];第四軍醫(yī)大學學報;2006年03期

2 鄧湘;唐宇;;電學過程成像的多傳感器融合研究[J];電子測量與儀器學報;2006年02期

3 陳昌國;李雷光;劉渝萍;范玉靜;;毛細管的交流阻抗特性研究[J];分析化學;2010年06期

4 陳琪;劉石;;新型ECT傳感器在燃燒檢測中的應用研究[J];工程熱物理學報;2009年11期

5 趙志斌;索志剛;;復雜測試條件下分層土壤模型的建立[J];高電壓技術;2011年05期

6 蘇亮;宋志平;王寶壽;丁力;;基于COMSOL與MATLAB的氣液兩相流空隙率研究[J];船舶力學;2013年05期

7 余建飛;詹約章;;Q235鋼在酸性土壤中的電化學阻抗譜特征[J];湖北電力;2010年06期

8 李虹;;基于防雷接地需求的土壤結構模型研究[J];氣象與環(huán)境科學;2012年02期

9 曹海燕;王化祥;;電阻層析成像系統(tǒng)全電極模型仿真研究[J];計算機工程與應用;2012年03期

10 任守華;黃操軍;周志勝;;基于阻抗的土壤墑情檢測傳感器模型[J];農(nóng)機化研究;2010年04期

本文編號：2533736