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基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析 总被引：2，自引：0，他引：2
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。 相似文献
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国内目前的农业灌溉过程中,主要利用土壤和环境湿度来判断作物缺水状况。在研究平行板电容传感器工作原理的基础上,提出了用电容传感器测量植物含水情况,并提出在测量中将电容极板间被测物质和间隙空气抽象为固、液、气三相的方法,理论上分别建立了用于植物水分测量的三相介质的并联、串联数学建模,并做了数值模拟分析。分析认为在一定的激励信号作用下,平板电容的电容值与极板间被测介质含水率呈对应关系,得出了平行板电容传感器可以实现直接针对植物含水情况测量的结论,解决了间接测量的滞后性和准确性差的问题,确定了三相介质并联的建模方法可以作为传感器系统理论分析的最佳方案。在理论分析可行的基础上对传感器电路结构设计做了初步分析、介绍。 相似文献
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基于驻波率原理的植物茎体水分无损检测方法研究 总被引：4，自引：0，他引：4
水在植物的各项生理活动中起着至关重要的作用,实时无损检测植物茎体的水分对研究植物的生命活动有着重要的指导意义。本文提出了一种基于驻波率原理的茎体水分实时无损在线检测方法,并设计了BD-IV型植物茎体水分传感器,分别在以有机溶剂及烧杯为实验材料的仿真环境、以松树为实验材料的树段环境及以桃树为实验材料的活立木实验环境下,验证了BD-IV型植物茎体水分传感器的检测性能。当植物茎体直径在5.0~10.5 cm之间且体积含水率在1.17%~59.59%之间时,BD-IV型植物茎体水分传感器能准确地检测出植物茎体的体积含水率。通过长期监测桃树茎体水分的日变化和月变化情况,得知BD-IV型植物茎体水分传感器的检测结果与植物生理特性相符;与德国生产的SF-L型树干茎流仪同时监测柳树的茎体水分和茎流,得出茎体水分和茎流之间的关系,为植物生理特性研究提供了一种高性能价格比的国产化检测仪器。 相似文献
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为提高小麦播种机排种量检测的可靠性，根据电容器的电容随极板间介质质量变化而发生变化的原理，研制了一种电容式排种量传感器。利用AD7745数字转换器和单片机搭建微电容信号调理电路，电容传感器与调理电路采用短线连接，减小了寄生电容对测量精度的影响。通过标定，获得了传感器电容值与排种量的关系模型。在播种机试验台架上对电容式排种量传感器性能进行了测试。试验结果表明，在排种速度不同的情况下，该传感器的最大测量误差为2.2%。该传感器能够较好地实现小麦播种机排种量的在线检测，为变量播种提供了有力支持。 相似文献
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[目的/意义]土壤中含水率直接影响农作物生长状态和产量。开发出一种可靠、高效的土壤湿度传感器对实施农田科学灌溉具有重要指导意义。[方法]本研究提出一种基于微加工工艺制备的二硫化钼电容式土壤湿度传感器,通过叉指电极上同一平面上的金电极阵列实现数个电容并联,表面修饰二硫化钼作为敏感层实现对土壤湿度的测量。通过计算及使用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件研究电极参数对电容敏感度的影响,最终确定电极参数使用10μm间距、75对叉指。[结果和讨论]在保证测量精度的前提下,大大缩小了传感器的体积,可以实现土壤湿度的原位动态监测。在室温下相对湿度值从11%变化到96%时,电容式土壤湿度传感器在200 Hz频率下的电容输出为12.13 pf～187.42 nF;当土壤含水量由8.66%增加到42.75%时,传感器的电容输出在200 Hz频率下由119.51 nF增长到377.98 nF,显示出较高的湿度灵敏度及较宽的敏感范围。[结论]本研究提出的土壤水分传感器有望实现原位长期监测电容式土壤传感器的电容变化,从而监测土壤湿度的变化。 相似文献
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针对植物冻融过程中植物水分生理信息(植物水冰含量)难以实时、在线、连续监测及冻融难以准确判断的问题,设计了一种基于潜热效应的活立木冻融检测传感器。通过检测植物冻融过程中潜热释放引起的温度变化对茎干是否冻融进行有效判断,在准确检测冻融点的基础上,根据茎干体积含水率变化计算冻融过程中的茎干体积含冰量及径向冻融深度,同时设计环式弹片探头消除固定式探头对茎干压迫形成的凹槽。标定结果表明,传感器测量结果与真值拟合决定系数超过0. 99。静动态特性分析表明,传感器体积含水率和温度测量范围分别为0～68. 67%、-30～80℃,动态响应时间小于2 s。室内冻融模拟实验及室外长期冻融监测表明,传感器能够有效检测植物冻融过程中茎干水分生理参数的变化,可以作为植物冻融的有效监测手段。 相似文献
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城市水网的防洪功能是城市社会经济发展的重要保障,同时,现代城市普遍面临水资源短缺问题,其防洪需求应与水资源利用相结合,提高雨洪资源利用效益。固城湖是高淳区最重要的水源地,若无闸门和泵站调控,在丰水年易受洪水威胁。通过闸门和泵站调控后,可将固城湖水位控制在13 m(50年一遇防洪标准)以内;通过水网的雨洪资源利用,在保障防洪安全的前提下,固城湖丰水年可新增供水量约4400万m^3。研究建议在未来的城市建设中进一步加强雨洪资源利用的研究,兼顾水网的防洪效益和水资源利用效益。 相似文献
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为了充分利用调入水,实现南水北调河北省受水区水资源可持续利用,以受水区7个设区市为主要研究对象,考虑2010年南水北调工程建成为前提,预测了7个设区市现状水平年为2005年和预测的2010、2015、2020、2025、2030年在95%保证率下供需平衡状况,以此为依据,确定各设区市水资源可持续利用的权重系数,利用层次分析法(AHP)构建河北省受水区水资源可持续利用评价模型,进行定性分析和定量计算,对加大治污力度、控制地下水开采、加强节水措施、完善技术管理这4项水资源可持续利用对策进行重要程度排序。得出整个受水区及7个设区市主要可持续利用对策的重要程度排序:整个受水区可持续利用对策中,控制地下水开采最重要,其次是治污措施;邯郸市完善技术管理最重要,其次是控制地下水开采。 相似文献
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日本山区的水资源量比较丰富，但是由于受气候和地形条件的限制，水资源的开发利用困难，为提高山区水资源的开发利用率而开展小型、微型水利工程的开发与应用研究是必然选择。对近几十年来，日本研究开发的结构各异、类型多样的山溪取水工程的取水方式进行了介绍，对广泛应用于日本山区多沙性河流的栏栅式取水工程的结构特征与取水特点，以及由栏栅式取水工程群与蓄水池（水库）构成的水资源开发利用模式进行了综合评述，为我国同类型山区的水资源开发利用提供参考。 相似文献
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湖南省水资源可持续利用综合评价研究 总被引：5，自引：0，他引：5
分析了湖南省水资源利用的3个区域性特征:洪涝灾害和季节性干旱问题严重;水利工程调蓄能力整体偏弱;节水护水意识不强,资源利用效率低.在此基础上选取能够反映区域特色的水资源可持续利用评价指标体系,从水资源利用现状、水资源利用效率、水资源可持续利用压力和水资源可持续利用能力4个方面对水资源可持续利用状况进行综合评价,给出了湖南省14个地区的水资源可持续利用状况的得分高低和类型划分.结果表明,在空间结构上看湖南省水资源可持续利用呈现周高中低的态势,水资源可持续利用的能力和效率整体偏弱,水资源利用效率与利用压力、利用能力之间具有一定的互补关系. 相似文献
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随着农业供给侧结构性改革的不断深入,菏泽市农业呈快速、健康的态势发展,带动菏泽市由农业大市向农业强市转变。但是,菏泽市农业水资源的利用现状不容乐观,存在缺乏政策引导、基础保障不足、监管不到位等问题,导致农业水资源整体利用率较低。分析了菏泽市农业水资源利用现状,提出了强化农业水资源利用的科学对策,希望能够为实现菏泽市农业水资源的健康、可持续发展作出一定贡献。 相似文献
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张基霞 《国际沙棘研究与开发》2017,(1)
目前,建昌县水资源面临着承载能力下降,且时空分布不均状态,特别是地表水利用率低,地下水过度开采,水源地不安全现象尤其严重.本文论述了如何利用保护好当地水资源,促进地区可持续发展的措施,如:需要做好水资源总体配置,发挥好现有地表水工程作用,控制地下水工程的数量,加强水源地保护与建设,最终做到建昌县水资源合理开发利用与保护.以上措施不仅是建昌地区也是其他地区可参考的水资源利用及保护方案. 相似文献
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冯静 《国际沙棘研究与开发》2017,(1)
随着德州市经济社会的快速发展,对水资源的需求量不断增加,水资源供需矛盾日益突出.本文分析了德州市水资源开发利用现状及潜力,并提出相应的对策及建议,对合理开发利用水资源,挖掘水资源开发利用潜力,保障水资源的可持续利用,促进国民经济和生态文明的健康发展有非常重要的意义. 相似文献