農(nóng)田土壤的水分和緊實度是農(nóng)作物生長過程中的兩個重要參數(shù),而表層(0～5cm)土壤水分和緊實度是影響雨水入滲、種子發(fā)芽、破土率的重要因素。當前土壤水分和緊實度傳感器采用插入式測量探針結(jié)構(gòu),只能測量一定深度以下的土壤水分和緊實度。該研究針對表層土壤測量中水分和緊實度的測量需要,研制了表層土壤水分與緊實度復合測量系統(tǒng),包括傳感器研制和數(shù)據(jù)采集顯示平臺設計,最終實現(xiàn)表層土壤容積含水率、質(zhì)量含水率、容重三個參數(shù)測量。該文的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下:該研究根據(jù)土壤介電理論,采用FD(Frequency Domain)定頻阻抗測量法,設計表貼式平行電極探針以及土壤水分測量傳感器,完成對表層土壤容積含水率的測量。通過一系列的土壤水分標定、靈敏度試驗,傳感器輸出和容積含水率之間的線性擬合確定系數(shù)R2達到0.9337,均方根誤差RMSE為0.028。從土壤緊實度定義入手,采用平板下壓法,設計土壤緊實度傳感器,獲取表層土壤緊實度信息。建立出表層土壤機械阻力、土壤水分、容重之間的耦合模型,根據(jù)測量數(shù)據(jù),得到模型參數(shù),解析出表層土壤質(zhì)量含水率和土壤容重數(shù)據(jù)。經(jīng)過試驗驗證,該研究的復合測量系統(tǒng)對土壤質(zhì)量含水率預測決定...

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1. 緒論
    1.1. 研究背景及意義
    1.2. 土壤水分與緊實度測量的研究現(xiàn)狀
        1.2.1. 國內(nèi)外土壤水分測量的研究現(xiàn)狀
        1.2.2. 國內(nèi)外土壤緊實度測量的研究現(xiàn)狀
        1.2.3. 國內(nèi)外復合測量的研究現(xiàn)狀
    1.3. 研究目標與內(nèi)容
        1.3.1. 研究目標
        1.3.2. 研究內(nèi)容
2. 表層土壤水分與緊實度復合測量理論基礎
    2.1. 土壤水分相關(guān)概念
        2.1.1. 土壤水分形態(tài)分類
        2.1.2. 土壤含水率分類
    2.2. 表層土壤水分測量方法
        2.2.1. 土壤介電理論
        2.2.2. 土壤—探針等效阻抗模型
        2.2.3. 土壤—探針等效阻抗變換
    2.3. 土壤緊實度描述指標
    2.4. 表層土壤緊實度測量方法
        2.4.1. 土壤力學性質(zhì)
        2.4.2. 土壤含水量對土壤緊實度的影響
    2.5. 表層土壤水分與緊實度復合測量理論分析
    2.6. 本章小結(jié)
3. 復合測量系統(tǒng)傳感器設計
    3.1. 傳感器硬件及機械結(jié)構(gòu)設計方案
        3.1.1. 硬件設計方案
        3.1.2. 機械結(jié)構(gòu)設計方案
    3.2. 表層土壤水分傳感器電路
        3.2.1. 振蕩及檢波電路
        3.2.2. 放大調(diào)理電路
    3.3. 表層土壤緊實度傳感器電路
        3.3.1. 壓力傳感器電路
        3.3.2. 容柵位移傳感器電路
    3.4. 微處理器控制及外圍模塊電路
        3.4.1. 最小系統(tǒng)電路
        3.4.2. 供電及電源電路
        3.4.3. 參考電壓電路
        3.4.4. 日歷定時電路
        3.4.5. 存儲芯片電路
        3.4.6. 藍牙通信電路
    3.5. 本章小結(jié)
4. 復合測量系統(tǒng)軟件設計
    4.1. 傳感器控制軟件設計
        4.1.1. 傳感器主程序設計
        4.1.2. 通訊協(xié)議軟件設計
        4.1.3. AD數(shù)據(jù)采集軟件設計
        4.1.4. 各工作模式軟件設計
    4.2. PC端數(shù)據(jù)采集顯示平臺軟件設計
        4.2.1. 實時曲線顯示界面
        4.2.2. 采集功能界面
    4.3. Android端數(shù)據(jù)采集顯示平臺軟件設計
        4.3.1. 實時曲線顯示界面
        4.3.2. 采集功能界面
    4.4. 本章小結(jié)
5. 表層土壤水分與緊實度復合測量試驗設計與結(jié)果分析
    5.1. 土壤水分傳感器試驗
        5.1.1. 靈敏度試驗
        5.1.2. 標定試驗
    5.2. 土壤緊實度傳感器試驗
    5.3. 表層土壤水分與緊實度復合測量試驗
        5.3.1. 復合測量按壓試驗
        5.3.2. 復合測量結(jié)果分析
    5.4. 本章小結(jié)
6. 總結(jié)與展望
    6.1. 總結(jié)
    6.2. 展望
參考文獻
個人簡介
導師簡介
獲得成果目錄
致謝



本文編號：3839430