本文關(guān)鍵詞：基于電容法的非接觸式土壤水分傳感器設計與性能分析

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【摘要】：針對接觸式土壤水分傳感器存在對土體破壞大及使用安裝、更換困難等問題,設計了一種基于電容法的非接觸式土壤水分傳感器。借助網(wǎng)絡矢量分析儀對傳感器環(huán)形探頭在不同介電常數(shù)的有機溶液中進行測量,確定了傳感器環(huán)形探頭電容變化范圍為7.08~22.75 p F。選取11種不同電容值高頻瓷片分別與102 n H的繞線電感進行并聯(lián)諧振試驗,得到的測試結(jié)果與仿真結(jié)果的決定系數(shù)達到了0.98,檢測電路的測量精度能夠滿足傳感器的設計要求。以北京地區(qū)粘壤土作為測試樣本,對傳感器輸出與對應的測量值進行了多項式擬合,決定系數(shù)達到了0.995 9,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)與動態(tài)性能均能滿足土壤水分的檢測要求。通過試驗分析了溫度對傳感器輸出的影響,將傳感器輸出結(jié)果與溫度進行線性擬合,決定系數(shù)達到了0.987 9。進一步提出了能量指數(shù)Ka,通過試驗的方式確定了傳感器的縱向影響范圍為10 cm,橫向影響范圍為5 cm。最后對比試驗表明,所設計的土壤非接觸式水分傳感器與國外同類產(chǎn)品性能相當,能夠滿足土壤非接觸式測量的要求,但具有更高的性價比,為同類產(chǎn)品的國產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。
【作者單位】： 北京林業(yè)大學工學院;北京林業(yè)大學城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實驗室;
【關(guān)鍵詞】： 土壤水分傳感器 電容法 非接觸式 性能分析
【基金】：國家自然科學基金項目(31371537) 北京市科技計劃項目(Z116100000916012) 北京市共建項目專項
【分類號】：S152.7;TP212
【正文快照】： 引言土壤含水率是影響植物生長的重要因素[1]。常用的土壤含水率檢測方法有烘干法、電阻法、張力計法、中子儀法和介電法等。介電法因其響應速度快、安全性高、性能可靠等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛應用于農(nóng)業(yè)研究中[2-8]。在利用介電法測量土壤含水率的傳感器中,可以依據(jù)使用方法分為接

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本文編號：638597