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土壤介电特性是影响FDR传感器测量土壤含水量精度和适应性的重要物理参数。为了确定28 mm长、10 mm间距的7探针FDR传感器理想频率,通过矢量网络分析仪对4种不同土壤的LF-UHF频段(1 MHz～3 GHz)散射参数进行了测量,通过Logsdon和Laird模型变换,使用Matlab进行了4种土壤表观介电常数的计算和绘制。通过土壤介电频谱分析,研究了土壤极化机理,分析了土壤介电特性与频率的关系,确定了FDR传感器的工作频段为44～398 MHz,考虑到温度对极化的影响,其最佳工作频段为62～110 MHz,其中75 MHz是其工作的最佳频率。此频率下土壤介电值仅对土壤含水量敏感,是消除温度等因素对FDR传感器影响的理想频率。 相似文献
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针对目前土壤介电计算模型适应性差等问题,基于双线性理论构建了双线性介电计算模型。为探究双线性介电计算模型对土壤介电测量的适应性,选用7种不同质地土壤分别配置0、5、10、15、20、25、30cm3/cm3体积含水率,在0.001～3GHz频域内进行不同含水率下介电谱测量。分析发现,该模型介电谱可很好地反映土壤不同含水率下混合介质的介电特性;土壤含水率介电法测量理想频率点为1.50288GHz。在理想频率点上,基于复介电常数实部和视在介电常数构建了2个土壤含水率频域测量经验公式,通过试验数据分析,土壤含水率复介电实部测量式的计算值与干燥法含水率测量值对比,两者R2为0.9126,RMSE为0.0294cm3/cm3、RPD为3.343;土壤含水率视在介电测量式计算值与干燥法含水率测量值对比,两者R2为0.8907,均优于其他3种经典公式（Topp公式、Roth公式、Malicki公式）。双线性介电计算模型对土壤介电常数计算有良好的适应性,基于该模型建立的土壤含水率频域测量式对土壤含水率有较高的测量精度。 相似文献
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末端开路同轴探头法测量土壤复介电值用于表征土壤含水率具有准确、快捷的优点。针对目前土壤介电同轴探头集总测量模型没有充分考虑探头的参数以及土壤体积对测量结果影响等问题,基于电磁场理论,对末端开路同轴探头建立了准静态数学模型,适用于土壤的复介电常数准确测量。通过全波软件仿真和模型计算结果对比,以无水乙醇介电实测值和理论值对比,验证模型的准确性。采用本文介电测量模型对不同含水率的黄绵土进行测量计算,复介电常数实部与实测土壤含水率二阶多项式拟合决定系数大于0.965,表明本文所提土壤介电测量方法适用于土壤复介电常数和含水率的测量。 相似文献
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为了确定基于介电特性的土壤含水率传感器的合适检测频率,并降低温度对介电参数的影响,以陕西关中地区的塿土为对象,利用矢量网络分析仪和同轴探头技术研究了信号频率(10～4 500 MHz)、土壤含水率(9%～25%)和温度(5～50℃)对土壤相对介电常数ε’和介质损耗因数ε″的影响,分析了介电参数变化的原因及频率、含水率和温度对电磁波穿透深度的影响规律.研究结果表明,在10～4 500 MHz频段内,随着频率的增大,土壤的ε’单调递减,而ε″先增大,后减小,进而再增大;ε’和ε″均随含水率和温度的增大而增大;穿透深度随频率、含水率和温度的增大而减小;频率、含水率和温度是影响土壤介电参数及穿透深度的主要因素.50～100MHz是基于介电特性检测土壤含水率的最佳频段. 相似文献
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土壤剖面水分传感器探头仿真与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
为准确掌握土壤墒情信息,针对农田环境下不同作物根区土壤含水率变化难以实时观测的问题,对土壤剖面水分传感器探头进行了仿真,并通过试验验证,给出了传感器探头设计尺寸的优选方案。在建立传感器探头微量化平面电容二维模型的基础上,分析了传感器探头结构变化对探头微量化平面电容周围电场强度和电容变化的影响,确定了探头结构尺寸的最优组合。当探头铜环电极外径40 mm、内径38.4 mm、轴向长度20 mm、轴向间距15 mm时,探头的灵敏性和探测范围最优。试验结果表明,本文研究的土壤剖面水分传感器测量精度为±1.42%,具有很高的稳定性和一致性。所设计的传感器探头可以根据实际测量深度需要任意组合,满足不同作物根区深度的土壤含水率测量需求。 相似文献
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为了研究不同探头结构下的电场分布,为传感器设计提供理论方法,通过数值模拟,对不同结构下的探头电场进行了仿真,并通过数值分析的方法确定了最优探针结构设计依据和测量敏感区。使用Matlab的PDE工具箱对4种不同结构探头进行了电场模拟,通过数值分析及插入土壤效果对比,确定了7针探头为理想探头;通过对7针探头电场计算,确定了以e-1倍场强衰减为界,距离中间针0.48r范围内为探头测量敏感区。FDR探头中间探针附近是进行土壤含水量精确测量的重要区域,在实际生产中应注意测点位置及区域大小的选择。 相似文献
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以不同成熟度的银风桃为对象,利用同轴探头技术测量了25℃下10~4500MHz间桃肉和桃汁的介电参数,并测量了桃肉的含水率、桃汁的可溶性固形物含量、pH值和电导率,分析了介电特性和内部品质间的关系。结果表明,桃肉和桃汁的相对介电常数皆随着频率的增大单调减小,而介质损耗因数呈现“V”型的变化趋势。离子的导电性和偶极子的极化分别是引起低频和高频下介电损耗的主要原因。桃肉和桃汁的介电参数与可溶性固形物含量、pH值以及含水率间没有明显的线性关系。 相似文献
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桃10～4500 MHz间的介电特性与内部品质关系分析 总被引：3，自引：0，他引：3
以不同成熟度的银风桃为对象,利用同轴探头技术测量了25℃下10~4500MHz间桃肉和桃汁的介电参数,并测量了桃肉的含水率、桃汁的可溶性固形物含量、pH值和电导率,分析了介电特性和内部品质间的关系.结果表明,桃肉和桃汁的相对介电常数皆随着频率的增大单调减小,而介质损耗因数呈现"V"型的变化趋势.离子的导电性和偶极子的极化分别是引起低频和高频下介电损耗的主要原因.桃肉和桃汁的介电参数与可溶性固形物含量、pH值以及含水率间没有明显的线性关系. 相似文献
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基于水平尺度扩展的土壤水分介电传感技术 总被引：1，自引：0，他引：1
设计了一种水平放置管式结构的介电水分传感器测量系统,通过水平往复移动扫描,测量一定深度下水平剖面的土壤水分。水分传感器的测量原理为频域(FD)外缘场阻抗法,该系统实现了土壤水平剖面含水率的线扫描测量,其最大扫描长度为380 cm。为了检验该测量系统的技术性能与可应用性,结合农田滴灌试验给出了2个点源激励下土壤入渗的应用测试案例。试验结果显示了不同质地土壤的入渗差异并记录了点源激励下土壤入渗过程的时间、空间三维数据。 相似文献
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土壤含盐量对TDR含水率测试结果的影响及校正方法 总被引：3，自引：1，他引：2
利用多种TDR仪器测试不同盐分质量浓度条件下的含水率,与烘干法测得的结果进行比较,探讨了土壤盐分对各种TDR仪器的测量精度的影响。针对TDR100仪器,采用多种探头,分析不同长度、不同间距的探针对测试结果的影响。结果表明,所选5种仪器测试结果均受盐分影响,随盐分质量浓度的增加,测得的含水率值增大或是无法得出合理数值。TDR100所用探头,其探针越长、间距越宽受盐分影响越大。在含盐率较低的土体中,各仪器测试结果与烘干法测量结果变化趋势基本一致,可采用线性函数进行标定,R2均在0.94以上。试验结果可为野外试验的选点、测试和含水率校正提供参考。 相似文献
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基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
穴盘苗疏植移栽是设施农业育苗的关键步骤,可为幼苗提供优良的生长环境,实现增产增收。针对疏植移栽环节中,可调株距设备自动化程度低,人工作业效率低下,易损苗伤苗等问题,本文设计了一种基于圆柱凸轮的株距可调式取苗末端执行器,可实现不同株距之间的疏植移栽作业。首先,对末端执行器整体结构进行设计,确定其工作原理;其次,通过理论分析确定圆柱凸轮与取苗手指各关键参数,并分析其作业状态下受力情况;然后,利用EDEM与Recur Dyn建立苗钵根土复合模型,进行耦合仿真单因素模拟试验,确定后续正交试验因素范围;最后,搭建了穴盘幼苗疏植移栽试验平台,以取苗针夹角、入土角、取苗针间距和变距速度为试验因素,以苗钵最大形变量和移栽成功率为试验指标,进行正交试验。在最优参数组合为取苗针夹角10°、入土角4°、取苗针间距8 mm、变距速度5 mm/s下,选取128穴至72穴与72穴至50穴两种疏植移栽要求进行验证试验,移栽后128穴钵体形变量平均值为(1.13±0.68) mm, 72穴钵体形变量平均值为(1.51±0.64) mm。总移栽成功率为93.33%,整机移栽效率为22株/min,满足不同穴盘规格疏植作业... 相似文献
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为利用时域测量技术实时、快速、准确地测量土壤水分,设计了一种低成本的基于时域传输(TDT)原理的土壤水分测试仪。仪器的探头采用末端封闭的回路结构,信号在探头上单程传输,通过测量电磁波在土壤介质中的传输时间测量出土壤的介电常数,再通过土壤标定方程得到土壤水分。时域传输仪由高频脉冲信号源、同轴传输线、U型回路结构探头、以TDC-GP2时间间隔测量芯片为核心的传输时间测量电路和以LPC2132 ARM微控制器为核心的控制电路组成。通过标准溶液测试和土壤测试试验,验证了双U型探头的测量结果好于单U型探头,仪器使用双U型探头测量传输时间的均方根误差为43.9 ps,测量介电常数的均方根误差为0.791,使用TOPP方程测量砂土土壤含水率的均方根误差为0.029 cm~3/cm~3,测量壤土土壤含水率的均方根误差为0.039 cm~3/cm~3。结果表明设计的时域传输土壤水分测试仪可以准确地测量土壤介电常数和土壤体积含水率。 相似文献
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在两针平行式探针结构的阻抗模型的基础上,进一步理论推导了终端开路式和终端短路式两种类型土壤水分传感器探针长度与阻抗特性的关系.借助高频分析软件HFSS确定了两针平行式土壤水分传感器的最佳探针结构,并采用有机溶液模拟土壤体积含水率进行了试验,试验结果表明:终端开路式和终端短路式土壤水分传感器探针长度在0 ～8.3 cm时,其土壤体积含水率测量范围达到0～100％. 相似文献
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为对秸秆覆盖混埋还田耕整地技术模式进行深入研究,需要研发配套圆盘耙联合整地机具,机具研发过程中首先要解决受秸秆影响的堵塞问题。通过进行影响因素的单因素试验和3因素3水平正交试验,探索独立连接圆盘耙单体排列参数对秸秆堵塞问题的影响规律。通过单因素试验确定对应机具通过性评分为3分的三个因素临界值:耙片间距为275 mm,横梁间距为900 mm,错位间距取值全部满足试验要求。正交试验极差分析结果表明:耙片排列参数对机具堵塞影响主次顺序为耙片间距B,横梁间距L,错位间距S;机具通过性的较优组合为耙片间距325 mm,横梁间距1 100 mm,错位间距0 mm。正交试验方差分析结果表明机具排列参数耙片间距和横梁间距对机具堵塞影响显著,错位间距对机具堵塞影响不显著。正交试验回归分析结果得到拟合度较高的机具通过性回归方程:T=0.833B+0.667L。本文试验结果为圆盘耙联合整地机的开发与设计提供数据参考。 相似文献
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针对新疆酿酒葡萄树形松散、枝干较细等特点,利用曲柄摇杆机构中连杆与肋条相连,设计可实现平面运动的酿酒葡萄采收装置。对装置开展运动分析,构建采收装置运动学模型,确定影响装置工作性能的主要影响因素为曲柄转速、曲柄长度、肋条调节杆长度和夹持间距。建立酿酒葡萄采收装置虚拟样机,并进行仿真分析,获取肋条各作用点速度与加速度仿真数据,通过加速度分析可知,肋条两侧加速度均可满足酿酒葡萄振动采收需求。以曲柄转速、曲柄长度、夹持间距和肋条调节杆长度为影响因素,以分离率和破损率为指标,开展四因素三水平正交试验,获取最佳参数组合为曲柄转速840 r/min、曲柄长度28 mm、夹持间距100 mm、肋条调节杆长度410 mm,验证装置设计的合理性。 相似文献