基于热脉冲技术的饱和土壤水流通量测量系统研究
发布时间：2021-01-25 21:42
土壤水流通量测量在农业和土壤物理中具有重要意义,是研究灌溉与排水、土壤径流、土壤渗漏、土壤化学物质迁移过程及土壤理化性质时的一项重要参数。近年来逐渐发展起来的热脉冲技术（HP,Heat Pulse）,逐渐运用在土壤水流通量测量的研究中。但是已有系统的硬件设备构成复杂,操作繁琐,价格高昂,而且实验数据处理、计算过程均需多种软件予以实现,给土壤水流通量研究造成了不小的困难。本文在研究国内外土壤水流通量相关设备基础上,设计了一套基于短时三针热脉冲技术的土壤水流通量测量系统和一个土壤水流通量计算软件。土壤水流通量测量系统的硬件传感器电路精简了以往系统中将数据采集设备作为控制和采集器的设备结构,将探针、采集电路及控制电路集成一体,通过对控制单元编程,完成高精度数据采集和热量控制功能;数据计算处理软件能与传感器电路双向通信,能根据测量数据实现土壤水流通量计算和数据可视化,软件可以控制传感器进行手动或定时自动测量,也可以接收来自传感器的温度数据,进而计算土壤水流通量,同时可将每次测量的原始数据和计算值存储,方便后续研究使用。具体内容如下:（1）基于Pyboard开发板作为主控单元,开发了一套土壤水流...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双针热脉冲传感器Fig.1-1Duleheatpulseprobe
第一章绪论5分布；其二是该传感器体积较大，会影响土壤结构及水分流动；其三是需在室内标定后使用。Melville等(1985)设计了一种相似的实验装置，但该装置破坏了热源周围的稳态热域，且实验结果表明，该仪器的测量值与实际值之间的一致性并不理想(郜建英2005)。Campbell等(1991)和Bristow等(1994)将HP技术应用在测量土壤热特性方面，他们使用的传感器由一根或两根极细的钢针组成，这样降低了探针对土壤结构的破坏及水流的影响，同时这种传感器产生热脉冲时所需加热时间较短（8s），在非饱和土壤中很少引起水分再分布(NoborioKetal.1996)。该传感器在测量土壤热特性方面取得良好效果，但其采用热电偶技术，测量精度尚有较大提升空间(BristowKL1994;CampbellGSetal.1991)。图1-2T-TDR探头示意图(RenTetal.2000)Fig.1-2T-TDRprobe(RenTetal.2000)图1-3五针热脉冲传感器示意图Fig.1-3Pentaheatpulseprobe随着时域反射（TDR，TimeDomainReflectometry）技术的发展，Noborio等(1996)将HP技术与TDR（Timedomainreflectometry）技术结合，可测量土壤含水量和土壤热
第一章绪论5分布；其二是该传感器体积较大，会影响土壤结构及水分流动；其三是需在室内标定后使用。Melville等(1985)设计了一种相似的实验装置，但该装置破坏了热源周围的稳态热域，且实验结果表明，该仪器的测量值与实际值之间的一致性并不理想(郜建英2005)。Campbell等(1991)和Bristow等(1994)将HP技术应用在测量土壤热特性方面，他们使用的传感器由一根或两根极细的钢针组成，这样降低了探针对土壤结构的破坏及水流的影响，同时这种传感器产生热脉冲时所需加热时间较短（8s），在非饱和土壤中很少引起水分再分布(NoborioKetal.1996)。该传感器在测量土壤热特性方面取得良好效果，但其采用热电偶技术，测量精度尚有较大提升空间(BristowKL1994;CampbellGSetal.1991)。图1-2T-TDR探头示意图(RenTetal.2000)Fig.1-2T-TDRprobe(RenTetal.2000)图1-3五针热脉冲传感器示意图Fig.1-3Pentaheatpulseprobe随着时域反射（TDR，TimeDomainReflectometry）技术的发展，Noborio等(1996)将HP技术与TDR（Timedomainreflectometry）技术结合，可测量土壤含水量和土壤热
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响[J]. 王幼奇,包维斌,白一茹,陆学娥,夏子书,杨帆,钟艳霞. 排灌机械工程学报. 2020(03)
[2]马氏瓶回流原理分析[J]. 姚仰平,陈伟,陈含. 力学与实践. 2020(01)
[3]土壤水分运移模拟研究进展[J]. 张恩继,王霖. 南方农业. 2019(20)
[4]负压灌溉下土壤水分运移特性及氮素分布规律研究[J]. 伍超,邹鑫,王辉,何铭钰,罗杰,欧阳垚嘉. 灌溉排水学报. 2019(06)
[5]Python在物联网中的应用与发展综述[J]. 陈光辉. 信息通信. 2019(04)
[6]不同土质土壤水分运移规律研究[J]. 王苏玉. 四川环境. 2018(02)
[7]基于马氏瓶原理的自动补水无溢流孔蒸发器研究[J]. 梅海鹏,朱梅,李雪凌,雷鸣. 水文. 2017(03)
[8]五针热脉冲探头在测定树干液流中的应用[J]. 杜梦鸽,王胜,樊军. 应用生态学报. 2017(08)
[9]土壤水分入渗实验及其运动规律分析[J]. 崔婕,郝笑笑,吴致煌. 中州煤炭. 2016(03)
[10]应用HYDRUS-1D模拟砂质夹层土壤入渗特性[J]. 范严伟,黄宁,马孝义,毕贵权,赵文举. 土壤. 2016(01)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
[2]冻土水热特性测定与模拟：热脉冲—时域反射技术应用[D]. 田正超.中国农业大学 2016
[3]利用热脉冲-TDR技术确定饱和土壤中水流通量及其与热弥散和溶质弥散的关系[D]. 郜建英.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]基于经颅直流电刺激技术的运动能力增强头盔设计与开发[D]. 王开元.上海体育学院 2019
[2]雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟研究[D]. 张伟.西北农林科技大学 2019
[3]灌水量和施肥量对河套灌区垄膜沟灌土壤水肥盐运移的影响[D]. 李成.西北农林科技大学 2019
[4]再生水灌溉条件下土壤水分运移规律研究[D]. 柴红阳.西北农林科技大学 2019
[5]内嵌自动稳谱的PMT-BASE数字化能谱仪研制[D]. 卿松.成都理工大学 2019
[6]总线型线特征视觉检测从站技术研究[D]. 黄黎明.华中科技大学 2019
[7]基于MicroPython的便携式尿液分析仪设计与实现[D]. 谢丹丹.重庆大学 2018
[8]热脉冲法测定饱和土壤水通量的贝叶斯不确定性分析[D]. 汪勇.浙江大学 2017
[9]基于分摊算法的无线供热计量装置的设计与实现[D]. 王玉平.山东大学 2014
[10]土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟[D]. 贾森林.兰州大学 2013
本文编号：2999944
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1双针热脉冲传感器Fig.1-1Duleheatpulseprobe
第一章绪论5分布；其二是该传感器体积较大，会影响土壤结构及水分流动；其三是需在室内标定后使用。Melville等(1985)设计了一种相似的实验装置，但该装置破坏了热源周围的稳态热域，且实验结果表明，该仪器的测量值与实际值之间的一致性并不理想(郜建英2005)。Campbell等(1991)和Bristow等(1994)将HP技术应用在测量土壤热特性方面，他们使用的传感器由一根或两根极细的钢针组成，这样降低了探针对土壤结构的破坏及水流的影响，同时这种传感器产生热脉冲时所需加热时间较短（8s），在非饱和土壤中很少引起水分再分布(NoborioKetal.1996)。该传感器在测量土壤热特性方面取得良好效果，但其采用热电偶技术，测量精度尚有较大提升空间(BristowKL1994;CampbellGSetal.1991)。图1-2T-TDR探头示意图(RenTetal.2000)Fig.1-2T-TDRprobe(RenTetal.2000)图1-3五针热脉冲传感器示意图Fig.1-3Pentaheatpulseprobe随着时域反射（TDR，TimeDomainReflectometry）技术的发展，Noborio等(1996)将HP技术与TDR（Timedomainreflectometry）技术结合，可测量土壤含水量和土壤热
第一章绪论5分布；其二是该传感器体积较大，会影响土壤结构及水分流动；其三是需在室内标定后使用。Melville等(1985)设计了一种相似的实验装置，但该装置破坏了热源周围的稳态热域，且实验结果表明，该仪器的测量值与实际值之间的一致性并不理想(郜建英2005)。Campbell等(1991)和Bristow等(1994)将HP技术应用在测量土壤热特性方面，他们使用的传感器由一根或两根极细的钢针组成，这样降低了探针对土壤结构的破坏及水流的影响，同时这种传感器产生热脉冲时所需加热时间较短（8s），在非饱和土壤中很少引起水分再分布(NoborioKetal.1996)。该传感器在测量土壤热特性方面取得良好效果，但其采用热电偶技术，测量精度尚有较大提升空间(BristowKL1994;CampbellGSetal.1991)。图1-2T-TDR探头示意图(RenTetal.2000)Fig.1-2T-TDRprobe(RenTetal.2000)图1-3五针热脉冲传感器示意图Fig.1-3Pentaheatpulseprobe随着时域反射（TDR，TimeDomainReflectometry）技术的发展，Noborio等(1996)将HP技术与TDR（Timedomainreflectometry）技术结合，可测量土壤含水量和土壤热
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物炭对黑垆土土壤水分运移特征参数影响[J]. 王幼奇,包维斌,白一茹,陆学娥,夏子书,杨帆,钟艳霞. 排灌机械工程学报. 2020(03)
[2]马氏瓶回流原理分析[J]. 姚仰平,陈伟,陈含. 力学与实践. 2020(01)
[3]土壤水分运移模拟研究进展[J]. 张恩继,王霖. 南方农业. 2019(20)
[4]负压灌溉下土壤水分运移特性及氮素分布规律研究[J]. 伍超,邹鑫,王辉,何铭钰,罗杰,欧阳垚嘉. 灌溉排水学报. 2019(06)
[5]Python在物联网中的应用与发展综述[J]. 陈光辉. 信息通信. 2019(04)
[6]不同土质土壤水分运移规律研究[J]. 王苏玉. 四川环境. 2018(02)
[7]基于马氏瓶原理的自动补水无溢流孔蒸发器研究[J]. 梅海鹏,朱梅,李雪凌,雷鸣. 水文. 2017(03)
[8]五针热脉冲探头在测定树干液流中的应用[J]. 杜梦鸽,王胜,樊军. 应用生态学报. 2017(08)
[9]土壤水分入渗实验及其运动规律分析[J]. 崔婕,郝笑笑,吴致煌. 中州煤炭. 2016(03)
[10]应用HYDRUS-1D模拟砂质夹层土壤入渗特性[J]. 范严伟,黄宁,马孝义,毕贵权,赵文举. 土壤. 2016(01)
博士论文
[1]黄土丘陵区坡地土壤水热特征及其耦合效应研究[D]. 唐敏.西北农林科技大学 2019
[2]冻土水热特性测定与模拟：热脉冲—时域反射技术应用[D]. 田正超.中国农业大学 2016
[3]利用热脉冲-TDR技术确定饱和土壤中水流通量及其与热弥散和溶质弥散的关系[D]. 郜建英.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]基于经颅直流电刺激技术的运动能力增强头盔设计与开发[D]. 王开元.上海体育学院 2019
[2]雨水集聚深层入渗系统土壤水分运移模拟研究[D]. 张伟.西北农林科技大学 2019
[3]灌水量和施肥量对河套灌区垄膜沟灌土壤水肥盐运移的影响[D]. 李成.西北农林科技大学 2019
[4]再生水灌溉条件下土壤水分运移规律研究[D]. 柴红阳.西北农林科技大学 2019
[5]内嵌自动稳谱的PMT-BASE数字化能谱仪研制[D]. 卿松.成都理工大学 2019
[6]总线型线特征视觉检测从站技术研究[D]. 黄黎明.华中科技大学 2019
[7]基于MicroPython的便携式尿液分析仪设计与实现[D]. 谢丹丹.重庆大学 2018
[8]热脉冲法测定饱和土壤水通量的贝叶斯不确定性分析[D]. 汪勇.浙江大学 2017
[9]基于分摊算法的无线供热计量装置的设计与实现[D]. 王玉平.山东大学 2014
[10]土壤一维水盐运移的双向耦合数值模拟[D]. 贾森林.兰州大学 2013
本文编号：2999944
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/2999944.html
