本文關(guān)鍵詞：土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器的研究與系統(tǒng)開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤因具有肥力、能夠生長綠色植物而成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。土壤中的含水率、溫度以及電導(dǎo)率是土壤的3個(gè)重要參數(shù),直接影響著農(nóng)作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量。現(xiàn)有的傳感器或者儀器對于上述3個(gè)參數(shù)大多是單一測量。由于土壤這個(gè)3個(gè)參數(shù)之間有較大的耦合作用,并且土壤存在空間異性,單一測量會存在較大偏差。論文設(shè)計(jì)了一種土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器,可以同時(shí)測量土壤的含水率、溫度以及電導(dǎo)率3個(gè)參數(shù)。經(jīng)過試驗(yàn)得出,土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器的性能可以與市面上常用儀器相媲美,可將本傳感器應(yīng)用于精細(xì)農(nóng)林業(yè)中。論文從土壤含水率、溫度以及電導(dǎo)率的測量原理出發(fā)。首先,分別介紹了傳統(tǒng)的土壤含水率、溫度以及電導(dǎo)率的測量方法。在眾多的測量方法中,根據(jù)測量精度、測量時(shí)間、是否對人體有害、實(shí)現(xiàn)容易程度等多個(gè)因素,選擇出最合適的測量方法。然后,本文根據(jù)已經(jīng)選擇好的測量方法,分別對土壤含水率、溫度以及電導(dǎo)率傳感器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。在完成3個(gè)部分的硬件設(shè)計(jì)以后,將所有的硬件集成起來并完成整個(gè)板子的硬件兼容以及結(jié)構(gòu)兼容設(shè)計(jì),最終完成整個(gè)土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器硬件設(shè)計(jì)。此外還設(shè)計(jì)了傳感器數(shù)據(jù)采集板以及整個(gè)傳感器配套的軟件。最后,開展了一系列試驗(yàn)用于檢測復(fù)合傳感器的性能,包括標(biāo)定試驗(yàn)、動態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)、穩(wěn)定性試驗(yàn)、對比性試驗(yàn)等。試驗(yàn)結(jié)果表明復(fù)合傳感器三輸出的含水率、溫度以及電導(dǎo)率與各自對應(yīng)的真值二次線性擬合相關(guān)系數(shù)大于0.9。復(fù)合傳感器對于含水率以及電導(dǎo)率的動態(tài)響應(yīng)時(shí)間都小于1S,由于鎧裝鉑電阻的導(dǎo)熱問題溫度響應(yīng)時(shí)間約為10S；復(fù)合傳感器含水率測量精度與對比儀器相比誤差在±2%以內(nèi),溫度測量精度與對比儀器相比誤差±0.3℃以內(nèi),電導(dǎo)率測量精度與對比儀器相比誤差3%以內(nèi)；試驗(yàn)室內(nèi)長期試驗(yàn)得出復(fù)合傳感器可以感測到人為澆水的變化,傳感器電導(dǎo)率與含水率的電壓輸出值變化趨勢相反。綜上所述,本文設(shè)計(jì)土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器具有良好的測量精度、穩(wěn)定性,能夠測量土壤中的含水率、溫度以及電導(dǎo)率,為精細(xì)農(nóng)林業(yè)提供一種可靠、實(shí)用的傳感器。
【關(guān)鍵詞】：土壤 多參數(shù) 傳感器 含水率 溫度 電導(dǎo)率
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1. 緒論7-12
• 1.1. 研究背景和意義7-10
• 1.1.1. 土壤含水率檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀8-9
• 1.1.2. 土壤溫度檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀9-10
• 1.1.3. 土壤電導(dǎo)率檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀10
• 1.2. 研究目標(biāo)與研究內(nèi)容10-12
• 2. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器的測量原理12-34
• 2.1. 土壤含水率測量原理12-25
• 2.1.1. 土壤含水率12-13
• 2.1.2. 土壤的介電常數(shù)13-14
• 2.1.3. 土壤含水率的測量方法14-24
• 2.1.4. 土壤含水率傳感器頻率的確定24-25
• 2.2. 土壤溫度測量原理25-27
• 2.2.1. 土壤溫度25
• 2.2.2. 土壤溫度的測量方法25-27
• 2.3. 土壤電導(dǎo)率測量原理27-33
• 2.3.1. 土壤電導(dǎo)率27-29
• 2.3.2. 土壤電導(dǎo)率的測量方法29-33
• 2.4. 本章小結(jié)33-34
• 3. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器設(shè)計(jì)34-63
• 3.1. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器硬件設(shè)計(jì)34-58
• 3.1.1. 土壤含水率傳感器硬件設(shè)計(jì)34-40
• 3.1.2. 土壤溫度傳感器硬件設(shè)計(jì)40-42
• 3.1.3. 土壤電導(dǎo)率傳感器硬件設(shè)計(jì)42-51
• 3.1.4. 復(fù)合傳感器硬件設(shè)計(jì)51-58
• 3.2. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器軟件設(shè)計(jì)58-62
• 3.2.1. 傳感器數(shù)據(jù)采集與存儲58-60
• 3.2.2. 傳感器與外部通訊60-62
• 3.3. 本章小結(jié)62-63
• 4. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析63-77
• 4.1. 復(fù)合傳感器標(biāo)定試驗(yàn)63-66
• 4.1.1. 復(fù)合傳感器含水率標(biāo)定試驗(yàn)63-64
• 4.1.2. 復(fù)合傳感器溫度標(biāo)定試驗(yàn)64-65
• 4.1.3. 復(fù)合傳感器電導(dǎo)率標(biāo)定試驗(yàn)65-66
• 4.2. 復(fù)合傳感器動態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)66-68
• 4.2.1. 復(fù)合傳感器含水率動態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)66-67
• 4.2.2. 復(fù)合傳感器溫度動態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)67
• 4.2.3. 復(fù)合傳感器電導(dǎo)率動態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)67-68
• 4.3. 復(fù)合傳感器穩(wěn)定性試驗(yàn)68-69
• 4.4. 復(fù)合傳感器對比實(shí)驗(yàn)69-72
• 4.4.1. 復(fù)合傳感器含水率對比試驗(yàn)69-70
• 4.4.2. 復(fù)合傳感器溫度對比試驗(yàn)70-71
• 4.4.3. 復(fù)合傳感器電導(dǎo)率對比試驗(yàn)71-72
• 4.5. 復(fù)合傳感器室內(nèi)試驗(yàn)72-76
• 4.5.1. 土壤多參數(shù)復(fù)合傳感器采集器設(shè)計(jì)72-74
• 4.5.2. 復(fù)合傳感器室內(nèi)試驗(yàn)運(yùn)行效果74-76
• 4.6. 本章小結(jié)76-77
• 5. 總結(jié)與展望77-79
• 5.1. 總結(jié)77-78
• 5.2. 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 個(gè)人簡介84-85
• 導(dǎo)師簡介85-86
• 獲得成果目錄86-87
• 致謝87

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