土壤水分含量是現代農業(yè)灌溉的重要測量物理量。目前常用的土壤水分傳感器大多采用高頻檢測技術,成本較高,無法推廣應用。文中基于低頻電容式土壤水分傳感原理,引入溫度、電導率、電容參數,建立土壤水分測量數學模型,對比了在4種不同土樣情況下,溫度對電容值、電導率的影響,以黃土為例對實測數據擬合及公式推導,將得到的水分測量關系進行多次驗證,測試結果表明,利用該校正方法的傳感器的測量最大誤差小于3.0%,平均絕對誤差小于2.0%,能夠滿足農業(yè)灌溉對土壤水分檢測的精度要求。 

【文章來源】：儀表技術與傳感器. 2020,(04)北大核心CSCD

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

電容傳感器測量原理圖

在實際水分測量中,溫度會隨著環(huán)境變化,對土壤中所測的電容電導率值產生影響,使用實時溫度修正傳感器的直接測量值后,利用電導率校正電容水分關系的方法測得土壤水分值[9-10],土壤水分測量流程如圖2所示。2 溫度參數對土壤水分檢測影響

在不同溫度情況下,土壤的電容值,電導率受到不同程度的影響[11,16-17]。制作4種不同種類的土壤樣本,分別為黃土、沙土、紅土、黑土,密度分別為1.46、1.59、1.52、1.41 g/cm3。把土壤樣本置于恒溫箱中,改變箱內溫度,待土壤中溫度穩(wěn)定時對土壤電容、電導率值進行檢測,同時將土樣包裹保鮮膜,使得整個溫度變化過程中,土壤水分含量保持不變。實驗情況如圖3～圖6所示。圖4 紅土中測量值隨溫度變化情況

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于TDR的土壤水分傳感器設計與試驗[J]. 姜明梁,方嫦青,馬道坤.  農機化研究. 2017(08)
[2]電容型土壤含水率傳感器的優(yōu)化設計[J]. 戴宇培,劉云飛,孫成忠.  儀表技術與傳感器. 2017(07)
[3]基于電容法的非接觸式土壤水分傳感器設計與性能分析[J]. 高志濤,劉衛(wèi)平,趙燕東.  農業(yè)機械學報. 2016(11)
[4]溫度對FDR土壤濕度傳感器的影響研究[J]. 曹美,徐曉輝,蘇彥莽,宋濤,周萌,賈薇.  節(jié)水灌溉. 2015(01)
[5]幾何參數設計對相鄰電容傳感器性能的影響[J]. 李楠,韓穎.  西南交通大學學報. 2014(02)
[6]基于信號波形幅度檢測放大技術的電容式土壤水分傳感器研究[J]. 徐燕,易衛(wèi)東,卓國文.  傳感技術學報. 2013(06)
[7]凍融過程對FDR測量土壤體積含水量的影響[J]. 張愛莉,高磊.  排灌機械工程學報. 2013(04)
[8]基于FDR技術的土壤水分傳感器設計[J]. 張憲,姜晶,王勁松.  自動化技術與應用. 2011(11)
[9]溫度對FDR測量土壤體積含水量的影響[J]. 高磊,施斌,唐朝生,王寶軍,顧凱,甘宇寬.  冰川凍土. 2010(05)
[10]基于TDR-3的土壤水分傳感器標定模型研究[J]. 盧啟福,吳慕春,胡月明,薛月菊,陳聯(lián)誠,李晴.  傳感技術學報. 2009(07)



本文編號：3138057