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1.
基于驻波原理的短探针小麦茎水分传感器 总被引：4，自引：3，他引：1
该文以小麦为研究对象,尝试利用驻波率原理,研究一种测量小麦茎含水率的方法。针对小麦茎的特点,设计了具有短探针结构的传感器,波导探头为长21 mm,间距8 mm,直径0.7 mm的平行双针结构。研究了同轴传输线长度对传感器性能的影响,确定其长度为39 cm,并验证了基于驻波率原理测量方法的可行性。试验结果表明,该文设计的传感器具有较好的稳定性、线性度及灵敏度。通过与烘干法对比研究,得出了针对小麦茎含水率的标定公式,测量误差最大不超过±3%,平均偏差为1.126%,标准偏差为1.299%。 相似文献
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基于Mallat算法的谷物流量信号小波去噪方法 总被引：4，自引：3，他引：1
针对联合收获机在复杂噪声背景作业过程中难以获取可靠的谷物流量信息的难题,提出了利用小波变换(wavelet transform,WT)对谷物流量传感器输出信号去噪处理方法。根据流量原始信号和噪声的频谱特性确定小波函数和分解尺度,将采集的流量原始信号通过Mallat算法进行小波分解,滤除高频噪声分量重构流量有效信号,由单片机AD通道对流量有效信号进行标定,标定试验后的传感器在不同谷物流量下累积质量最大相对误差为1.68%。利用北斗定位模块进行差分定位提高定位精度,测产装置信息由8051F单片机存储用以绘制农田作业产量图,将设计的测产系统安装在联合收获机上进行模拟水稻作业试验,试验结果表明:对流量传感器输出信号进行小波分解后,谷物流量测量相对误差最大为6.18%,平均相对误差为5.37%。通过对流量传感器输出原始信息进行小波变换,对比小波去噪前后信号的频谱曲线,验证了基于Mallat算法的流量信号去噪和流量有效信息重构方法的可行性和准确性,该研究可为研究农业机械复杂作业环境下原始信息去噪与有效信息重构提供参考。 相似文献
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灌溉量对温室全有机营养液栽培甜瓜根际环境和茎流的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
为探究灌溉量在根际-茎流-空气环境中的调节响应机制,以薄皮甜瓜为试材,采用盆栽,根据甜瓜日蒸腾耗水量的80%(T_1)、100%(T_2)、120%(T_3)设定3个灌水梯度处理,每7天进行一次矫正。通过监测温室空气环境和甜瓜根际环境以及甜瓜茎流量变化,筛选分析了典型天气温室空气环境、植株茎流、根际环境之间的关系。结果表明,灌溉量越大,茎流量越大;根际温度日变化典型阴天为T_2T_1T_3,典型晴天为T_3T_2T_1;根际绝对含水率(Rhizospheric Water Content,SWV)日变化典型阴天0:00-14:00段T_3T_2T_1,14:00-24:00段T_3T_1T_2,典型晴天T_3T_2T_1;根际电导率(Electric Conductivity,EC)典型阴天T_1T_2T_3,典型晴天为00:00-14:00段根际EC值T_1≈T_2T_3,13:00-23:00段根际EC值T_2T_1T_3。典型阴天茎流量与空气饱和蒸气压差(vapor pressure deficit,VPD)的相关系数最大,与SWV的相关系数最小,VPD对茎流的决策系数最大,根际EC值对茎流的决策系数最小。典型晴天茎流量与VPD的相关系数最大,与根际EC相关系数最小,根际EC值对茎流量的决策系数最大,SWV对茎流量的决策系数最小。阴天按日蒸腾量100%灌溉,晴天按日蒸腾量的120%灌溉有利于维持甜瓜水分在土壤-植物-大气连续体(soil-plant-atmosphere continuum,SPAC)中的运输平衡。根际EC主要对茎流的"源"起抑制作用,而VPD主要对茎流的"库"起促进作用。阴天时,VPD是茎流量的限制因子;晴天时,根际含水率是茎流量的限制因子。 相似文献
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基于全方位视觉传感器的农业机械定位系统 总被引：7，自引：5，他引：2
利用全方位视觉传感器能提供传感器周围360°范围内信息的图像,通过全方位图像可准确获取物体方向角,基于该特点研发一种可以实现农业机械自动导航的定位系统。该系统硬件主要由全方位视觉传感器、人工标识、PC、PC软件和作业车构成。该计算算法首先通过全方位视觉系统的校正,得出相机的成像投影中心;通过图像处理提取人工标识的位置,估算出标识相对于相机的方向角,然后根据圆周角定理和几何关系计算出相机的位置来完成农业机械的定位。在面积为5×3 m2的水泥地面和白炽灯光的实验室中进行试验,平均选取10个位置进行试验,试验结果显示估算点和选取点间距离的平均误差小于3 cm。研究证明该定位系统是可行的。 相似文献
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为深入认识降水分布与荒漠草原退化人工中间锦鸡儿林灌丛茎流发生的关系,选取实验样地人工种植的带状中间锦鸡儿林,以自然散生中间锦鸡儿群落的天然灌丛(健康组)和临近的典型退化灌丛(退化组)为研究对象,利用2016—2017年监测获取的23次中小降水事件下(0～15 mm)中间锦鸡儿茎流数据,开展了不同灌丛间茎流的差异性、茎流随降水变化的分布、茎流与降水特征值的回归关系等方面的研究。结果表明:(1)健康组和退化组树干茎流分别为14.42 mm和15.9 mm,树干茎流分别占总降雨量的8.06%和7.91%,二者间无显著差异。(2)随着雨量级的增大健康组和退化组的茎流量和茎流百分比均呈递增的趋势;健康组的茎流量和茎流百分比变异系数呈先减小后增大的趋势,退化组的茎流量和茎流百分比变异系数呈递减趋势。(3)健康和退化组的树干茎流量与降雨量,降雨历时和降雨强度的关系可以用一元线性函数拟合,茎流量百分比与降雨量,降雨历时和降雨强度的关系用对数函数拟合效果较好。总体而言,中间锦鸡儿存在明显的冠层茎流汇水效应,但是灌丛形态退化对茎流无显著影响。 相似文献
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为进一步提高双平行梁谷物测产系统的集成度以便于推广应用,提出一种嵌入式谷物质量流量传感器。设计了基于混合信号控制器HY16F188和嵌入式处理器STM32F405的信号采集处理模块。其中HY16F188负责谷物冲击信号的后置放大和AD转换,STM32F405则主要完成自适应噪声对消算法,输出谷物质量流量信号。基于MFC设计了配套的上位机软件,用于谷物产量显示、存储和产量图生成。为验证传感器性能,2016年11月在扬州市江都区的实际生产稻田进行了空载振动试验、标定试验、测产试验。空载振动试验分成原地小油门、原地大油门和行走等3种工况,振动干扰噪声幅度降低了97.4%。标定试验中采用线性关系对传感器进行标定,通过直线拟合获得了标定系数。选择3个不同田块开展测产试验,共计进行8次实际测产试验,获得了产量分布图,可以直观看出农田各位置的谷物产量分布情况。大田测产试验结果表明最大测量误差小于7.4%。该研究可为精准农业谷物在线测产研究提供参考。 相似文献
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谷物流量传感器试验台的设计与试验 总被引：7，自引：5，他引：2
为了配合切纵流谷物联合收割机大喂入量流量监测系统的开发,该文根据测产需要,研制了一种谷物流量传感器标定试验台。试验台采用刮板式升运器结构,升运器倾角70°～90°。谷物由入粮箱喂入后,通过对插板的调节,可控制试验过程中不同谷物流量大小。基于图像化编程语言LabVIEW,采用NI(national instrument)数据采集卡,建立了一个多通道数据采集系统,可实现喂入粮箱的质量信号、振动信号及谷物流量信号波形和数值的实时显示、存储和分析。室内标定试验结果表明,在没有外力影响的情况下,喂入量的大小对测产精度的影响较大,尤其小流量时,测产误差达到6.55%。系统动态质量平均误差为4.02%,测产平均误差为4.24%,基本满足大喂入量流量监测系统的需要。本试验台研制为谷物流量传感器提供了一个开发平台。 相似文献
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苹果树枝条含水率无损测量传感器研制 总被引：2，自引：2，他引：0
茎部含水率是评价果树干旱胁迫响应和指导灌溉的重要参数。该研究针对目前果树茎部细小枝条含水率活体原位无损测量传感器缺乏的现状,设计了一种基于频域介电法的改进型平行板电极传感器。为检验该传感器的性能参数,以苹果树为观测对象,首先开展了高频结构仿真分析、逐步移除小木条、直径影响校正、性能测试、传感器标定等实验室环境下的理论分析与试验验证,然后在温室苹果树上开展活体原位无损监测试验和干旱胁迫试验。结果表明：该传感器的最大观测枝条直径约为10 mm,直径变化引起的传感器误差为4.23 mV/mm,传感器输出与电容值之间具有良好的线性关系（R2=0.986）,当负载稳定时,传感器的误差在0.5～0.8 mV之间,重复性测试结果显示传感器输出的最大差值不超过8 mV,传感器标定曲线的决定系数为0.998;温室环境下盆栽苹果树枝条含水率监测试验结果表明：该传感器可以检测到直径5～8 mm范围内枝条的含水率变化;干旱胁迫辨识试验结果表明：该传感器可以观测到苹果树在灌溉之前经历的干旱胁迫过程。研究结果可为诊断植物干旱胁迫、果树抽条和指导节水灌溉提供重要依据与技术支撑。 相似文献
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基于模态分析的联合收获机籽粒损失监测传感器结构优化与试验 总被引：3，自引：3，他引：0
为了分析籽粒损失监测传感器敏感板结构对籽粒碰撞信号的影响,该文通过ANSYS软件对籽粒损失监测传感器不同结构形式的敏感板进行模态分析,研究了敏感板振动特性与籽粒损失监测传感器检测性能之间的关系,并在实验室内进行了籽粒碰撞试验。试验结果表明,一阶固有频率p越高,信号衰减时间t越短;相对变形率越大,籽粒损失监测传感器整体灵敏度越高;在敏感板长度l=150mm、宽度b=40mm、厚度h=1.0mm时籽粒损失监测传感器的检测频率和整体灵敏度较高;以20～120粒/s的籽粒流量对此结构形式下的籽粒损失监测传感器进行检测误差试验,最大检测误差为2.7%。在自制的标定试验台上利用饱满水稻籽粒、不饱满水稻籽粒、不同长度茎秆组成的混合物料对该籽粒损失监测传感器进行标定,结果表明,该籽粒损失监测传感器能从混合物料中有效地识别出饱满籽粒,最大检测误差为2.3%,该文的研究对提高籽粒损失监测传感器的检测频率和测量精度具有重要意义。 相似文献
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径流小区产流过程量水堰自动测量系统 总被引：2，自引：1，他引：1
坡面径流小区是水土保持和相关领域研究的重要手段,流量观测是径流小区观测的主要内容.该研究设计开发了一种适用于径流小区流量过程的自动观测系统,该系统集成了量水堰、水位计和泥沙传感器,并配套了数据自动采集、存储和传输设备.通过水槽试验,标定了量水堰流量系数,建立了针对量水堰结构设计的近似流量模型并获取了模犁参数;模型验证和参数标定试验的结果表明:三角堰的水位与流量之间有着非常好的相关性,简化流量模型可以用于计算流量,简化模型回归分析的决定系数为0.98.此外,该文分析讨论了泥沙含量对流量观测的影响,提出了净产水(扣除泥沙体积的产水量)的概念和估计方法.该含沙水流自动测量系统具有很好的可靠性和观测精度,在水土保持监测方面具有广阔的应用前景. 相似文献
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作物茎秆膨胀和收缩变化与其水分状态密切相关,实时监测茎秆的膨胀和收缩变化能够及时掌握作物水分状态,对指导灌溉、提高农业水资源利用率具有重要意义。目前,对于作物茎秆膨胀和收缩变化的监测主要采用基于线性微位移测量原理的传感器,通过测量茎秆的膨胀和收缩引起的位移变化来反映水分状态,存在体积大、价格高、安装不便等问题。为此,该研究提出了一种基于压阻效应的柔性可穿戴传感器,采用柔性压力电极作为传感元件,贴附在作物茎秆表面,通过监测茎秆膨胀和收缩引起的压力变化来反映作物的水分状态,压力检测电路和数据采集电路将作物茎秆的压力信号转换成电信号进行输出和存储。首先在实验室环境下对传感器性能进行测试和标定,然后在温室环境下将传感器安装在番茄茎秆上观测番茄茎秆的压力变化,并与线性微位移传感器观测结果进行比较,最后在充分灌溉和水分亏缺2种条件下观测番茄茎秆的膨胀和收缩变化。结果表明,柔性压力传感器稳定性测试的平均相对变化率为0.109%;弯折前后引起的输出变化非常小,可以忽略不计;标定结果的决定系数大于0.99,最合适的工作压力范围为2～100 kPa;实验室环境下,柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值之间的决定系数为0.9551;温室环境下,充分灌溉组中柔性压力传感器与线性微位移传感器输出值变化趋势一致,两者之间的决定系数为0.7672,亏缺灌溉组中两类传感器输出值均因水分亏缺而呈现下降趋势,输出值之间的决定系数为0.8519。本文所设计的柔性可穿戴压力传感器不仅能够实时监测番茄茎秆的膨胀和收缩变化,还可以对番茄亏水胁迫进行诊断,为实现高效节水灌溉提供重要的技术支撑。 相似文献
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原始红松林穿透雨和树干茎流养分特征研究 总被引：4，自引：2，他引：2
对小兴安岭原始红松林穿透雨和树干茎流中的K,Ca,Mg,Mn,Fe共5种养分元素进行了测定,结合水量分配比例,计算了各元素在森林中的净输入量。结果表明:⑴原始红松林穿透雨和树干茎流中,除Fe元素外,所有浓度值均有树干茎流>穿透雨>大气降雨;从各元素平均浓度来看,Ca元素最高,Fe元素最低,其排序为:Ca>K>Mg>Mn>Fe。⑵大气降雨年平均浓度中,K元素变动系数最大,为1.514,Ca元素最小,为0.827;原始红松林穿透雨、树干茎流年平均浓度中变动系数最大的元素分别为Mn,Mg(或Fe);变动系数最小的元素分别为Ca,Mn;各元素年平均浓度的变异系数均为大气降雨>穿透雨>树干茎流。⑶原始红松林各元素净输入量排序为:K>Ca>Mg>Mn>Fe,且Fe元素的净输入量为负值。 相似文献
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三深度土壤水分传感器的研制及试验 总被引：5，自引：4，他引：1
针对当前植物根区不同深度下土壤含水量测量存在的传感器安装困难、对原位土壤扰动大以及传感器间一致性差等问题,该文基于阻抗法设计了一种三深度土壤水分传感器。该传感器不仅可以同时测量3个不同深度的土壤含水量,并且在安装时对原位土壤扰动极小。试验标定结果显示,该传感器具有较高的精度,所测的土壤含水量与烘干法所得的实际含水量非常吻合,决定系数R2和均方根误差(RMSE,root mean square error)分别达到0.996和0.013 cm3/cm3;传感器可适用于多种不同质地的土壤,在3种不同质地土壤中的输出灵敏度均大于1V/(cm3/cm3)。传感器的输出与土壤体积含水量呈现良好的线性关系,对黏土、砂土及壤土的决定系数R2分别达到0.983、0.965和0.975;土壤水分入渗试验结果进一步表明,该传感器性能良好,3个不同深度的传感器电极具有较高的一致性,在壤土和砂土样本中3个深度传感器电极的输出,相对误差分别小于2%和5%。 相似文献
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冲量式谷物流量传感器测产信号处理方法 总被引：7，自引：5，他引：2
为研究冲量式谷物流量传感器背景振动噪声的提取及剔除方法,以减小背景振动噪声对其测产精度的影响,设计了一套冲量式谷物流量传感器室内标定台架,通过变频调速器控制驱动电机实现输粮搅龙和刮板升运器转速的改变以模拟联合收割机的不同田间工况,并对双板差分冲量式谷物流量传感器的测产信号处理方法进行了研究。通过算术均值滤波初步滤除测量板和参考板输出信号中的随机噪声,通过对参考板滤波输出信号的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)提取背景噪声的频谱特性,通过测量板和参考板DFT结果的频域差分实现测量板输出信号中背景噪声的剔除,对频域差分结果进行离散傅里叶逆变换(inverse discrete Fourier transform,IDFT)即可得到剔除了背景振动噪声后的传感器输出信号,再对其进行二次算术均值滤波,即得到最终的测产输出信号。通过室内台架标定,建立了谷物籽粒流量与测产输出信号和升运器速度之间的标定模型,并进行了室内模拟测产试验。试验结果表明:谷物流量范围为0.5~2.3 kg/s时,在不同的变频调速器输出频率下,最大测产误差不大于3.1%,测产精度较高且比较稳定,频域差分处理方法能较好地实现双板差分冲量式谷物流量传感器背景振动噪声的剔除。该研究可为冲量式谷物流量传感器测产系统的开发提供参考。 相似文献
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Takayuki FUJIWARA Keiichi MURAKAMI Eiji YOSHIDA Itaru TAKAHASHI 《Soil Science and Plant Nutrition》2009,55(2):309-314
The purpose of the present study was to evaluate the capability of near infrared spectroscopy (NIRS) as a simple method to monitor the lipid content of garbage compost, which is a potential inhibitor of plant growth. We conducted a cultivation experiment with vegetable mock pak choy ( Brassica rapa L. Parachinensis Group) using two application rates of four garbage composts that differed in lipid content. The input of lipid from the compost to the field showed a significant negative correlation with germination rate and plant height in the initial growth stage. Reflectance spectra of untreated and freeze-dried and milled compost samples were taken using a scanning monochromator. Second-derivative spectra and multiple regression analysis were used to develop calibration equations for lipid and moisture contents. The calibration was carried out with the short wavelength region ([SWR] 800–1100 nm) and the long wavelength region ([LWR] 1100–2500 nm) separately. The calibration equations with the LWR were more accurate than those with the SWR for lipid and moisture determinations. The accuracies of the calibration equations for untreated samples were comparable to those for freeze-dried and milled samples. In conclusion, we suggest that the application rate of garbage compost can be determined by measuring the lipid content of untreated samples by NIRS. 相似文献
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光电漫反射式联合收割机谷物产量计量系统研发与性能试验 总被引：5，自引：5，他引：0
为了进一步提高联合收割机谷物产量计量系统的精度,自主研发了基于光电漫反射原理的谷物产量计量系统。系统主要由传感器模块、数据处理模块、GPS模块和谷物产量计量显示终端组成。光电式谷物产量计量系统计量作业时,当联合收割机籽粒升运器刮板输送谷物经过漫反射型谷物体积传感器时,会间歇性的阻断光路,从而产生脉宽信号,脉宽信号大小与刮板上谷物厚度成正比,同时升运器转速传感器输出转速信号,谷物产量计量数据处理模块将采集到的2路传感器信号进行放大、滤波和A/D转换后与GPS模块采集的联合收割机行进速度、经纬度信息由RS485总线传输至光电谷物产量计量软件系统,经光电式谷物产量模型处理后,将产量信息、速度信息、位置信息等实时显示在终端上。为了验证光电式谷物产量计量系统的性能,分别开展了室内主要传感器性能台架试验和系统田间动态性能验证试验,试验中谷物喂入量在0.1~6 kg/s范围内,台架试验表明升运器转速传感器测量误差小于2.00%,漫反射型谷物体积传感器测量误差小于3.50%。田间动态性能验证试验结果表明光电式谷物产量计量系统运行稳定,系统检测结果与实际测量结果决定系数R~2达到0.848 4,测产误差最大为3.51%,满足田间实际测产需要,为精准农业变量作业提供了科学依据。 相似文献
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电介质型水分传感器测定栽培基质含水率的标定模型 总被引：2，自引：1，他引：1
土壤与基质的理化特性相差较大,土壤水分传感器测定基质含水率时有较大误差,不能直接用于基质含水率测定。为实现栽培基质水分快速检测,在不同配比的基质中采用电介质型EC-5土壤水分传感器进行了适应性测试。试验研究了温度、体积质量和电导率对传感器输出值的影响,采用多项式和线性回归处理方法,建立了基于温度、体积质量影响下的基质含水率标定模型。试验表明,经标定后,EC-5电介质型土壤水分传感器的测定含水率与实际含水率之间有较好的线性关系（R2＞0.9791）,且最大误差小于13%,因此,EC-5电介质型土壤水分传感器经标定后可作为基质的快速检测设备。 相似文献
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冀北山地油松蒙古栎混交林水化学特征 总被引：1，自引：0，他引：1
对冀北山地油松蒙古栎混交林穿透雨、树干茎流和枯透水中的Ca、Fe、K、Mg、Mn、Zn共6种养分元素进行测定。结果表明:(1)大气降水经过林冠层后化学元素含量均有不同程度增加,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Mn>Zn,树干茎流各项指标均增长较多,化学元素含量排序为Ca>K>Mg>Fe>Zn>Mn,枯落物水中K和Ca元素浓度增加最大。(2)大气降雨中Zn的变异系数最大,达2.853;K和Ca元素的变异系数最小,分别为0.158,0.163。穿透雨中变异系数最大的为Fe元素,其值为0.692;树干茎流中变异系数最大的为Zn元素,其值为0.594;枯透水中变异系数最大的为Fe元素,其值为1.164。(3)经过淋洗后水样中各元素的浓度均有所增加,穿透水、树干茎流和枯透水中Ca、K增加较多,Fe、Mn、Zn的淋溶量较少。 相似文献
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苗盘钵苗自动识别及控制装置的设计与试验 总被引：1，自引：7，他引：1
针对全自动移栽机在田间作业中,因苗盘的钵苗格缺苗而导致的漏栽问题,研制了一种苗盘钵苗自动识别及控制试验装置。该试验装置采用单苗爪取苗,步进电机驱动钵苗盘纵向和横向移动,光电传感器作为钵苗识别装置,由可编程逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)为控制核心,触摸屏作为人机界面,可适应不同规格的苗盘参数,可选择对该装置进行手动或自动控制。试验结果表明,该装置可有效地对钵苗格是否缺苗进行自动识别,并控制苗盘输送装置,使缺苗的钵苗格快速跳过取苗爪,提高取苗爪的抓取效率,以降低漏栽率;相对于没有采用钵苗自动识别的移栽模式,该系统漏栽率整体降低了约12%。该研究可为全自动移栽机的进一步自动化智能化设计提供参考。 相似文献