基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析

发布时间：2017-08-08 06:24

  本文关键词：基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析

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【摘要】：针对接触式土壤水分传感器存在对土体破坏大及使用安装、更换困难等问题,设计了一种基于电容法的非接触式土壤水分传感器。借助网络矢量分析仪对传感器环形探头在不同介电常数的有机溶液中进行测量,确定了传感器环形探头电容变化范围为7.08~22.75 p F。选取11种不同电容值高频瓷片分别与102 n H的绕线电感进行并联谐振试验,得到的测试结果与仿真结果的决定系数达到了0.98,检测电路的测量精度能够满足传感器的设计要求。以北京地区粘壤土作为测试样本,对传感器输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数达到了0.995 9,系统的稳态与动态性能均能满足土壤水分的检测要求。通过试验分析了温度对传感器输出的影响,将传感器输出结果与温度进行线性拟合,决定系数达到了0.987 9。进一步提出了能量指数Ka,通过试验的方式确定了传感器的纵向影响范围为10 cm,横向影响范围为5 cm。最后对比试验表明,所设计的土壤非接触式水分传感器与国外同类产品性能相当,能够满足土壤非接触式测量的要求,但具有更高的性价比,为同类产品的国产化奠定了基础。
【作者单位】： 北京林业大学工学院;北京林业大学城乡生态环境北京实验室;
【关键词】： 土壤水分传感器 电容法 非接触式 性能分析
【基金】：国家自然科学基金项目(31371537) 北京市科技计划项目(Z116100000916012) 北京市共建项目专项
【分类号】：S152.7;TP212
【正文快照】： 引言土壤含水率是影响植物生长的重要因素[1]。常用的土壤含水率检测方法有烘干法、电阻法、张力计法、中子仪法和介电法等。介电法因其响应速度快、安全性高、性能可靠等优点已经被广泛应用于农业研究中[2-8]。在利用介电法测量土壤含水率的传感器中,可以依据使用方法分为接

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本文编号：638597