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为了提高基于驻波比原理（Standing Wave Ratio,SWR）的土壤剖面水分传感器非接触式测量精度及传感器在田间土壤水分测量中的实用性,该研究基于电磁仿真软件和印刷电路板工艺设计了一种基于边缘电磁场理论的小型定向测量探头,并进行了探头阻抗变换电路的设计,最后借助矢量网络分析仪探究了探头测量与介质、电导率的关系。在论证检测原理有效性的基础上,首先采用High Frequency Structure Simulator电磁场仿真验证探头结构的合理性。并配置不同介电常数的介质溶液进行试验,进行了试验检验,确定了此剖面土壤水分传感器的阻抗特性及测量范围。同时,为了分析土壤电导率对测量结果的影响,配置不同水分、电导率梯度的土壤样本,利用矢量网络分析仪分析了探头阻抗与水分及电导率的关系,得出结论：在土壤含水率3%～56%、土壤电导率0～6 300 μS/cm时,水分测量受电导率影响的最大绝对误差6.33%。与ET-5、5TE两种商用传感器受土壤电导率影响精度性能进行对比,传感器在非盐碱土壤（电导率在0～6 300 μS/cm内）受土壤电导率影响的最大土壤体积含水率相对误差相比其他两款传感器减少了0.17%～5.27%,受电导率影响在非盐碱土壤测量时更小,且传感器探头具有体积小、成本低、非接触式定向测量受内部介质干扰较小等优点,基本满足非盐碱地土壤田间实际检测需求。研究成果可为土壤剖面水分测量提供理论基础与技术参考。 相似文献
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树木微钻仪钻针阻力不能直接测量,但能通过直流电机的电流、电压、功率、转速等参数间接表达。为了提高钻针阻力测量精度,进一步研究了钻针阻力表达方法。阐述了树木微钻仪的工作原理,分析了钻针阻力与直流电机电流、电压、功率、转速之间的关系,提出了6种钻针阻力表达方法。使用自主研制的树木微钻仪和德国Resistograph 650-S型微钻仪对4个树种的木材密度进行测试,分别建立自主研制微钻仪每种钻针阻力表达方法各自的平均值、Resistograph 650-S型钻针阻力平均值与木材绝干密度之间的线性模型。测试结果表明：自主研制的树木微钻仪直流电机电流、电压和功率与木材绝干密度之间的线性相关系数均大于0.9,因此可使用直流电机的电流、电压或者功率来间接表达钻针阻力;转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度的相关性最高,因此使用转速修正后的直流电机电压表达钻针阻力更为适宜;自制微钻仪转速修正后的直流电机电压与木材绝干密度之间的线性相关系数比德国Resistograph 650-S型微钻仪高0.0053,说明自制树木微钻仪的设计方案和钻针阻力表达方法合理。 相似文献
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研究了利用径向基函数网络建立垂柳茎体含水量的日变化模型。以SWR乔木茎体水分传感器测量垂柳茎体含水量的日变化数据为时间序列。通过调整系数sce、g,改变径向基函数的输入向量维数,以达到模型的精确化。设置输入向量的维数分别为2、4、5,对输入向量按照不同的维数进行分组后,输入到神经网络中进行训练。为了得到模型的具体参数,选取另一组样本数据进行验证。结果表明,利用径向基函数网络建立的垂柳茎体水分日变化模型具有可行性,预测数据与观察数据具有很好的跟随性。同时试验结果也表明,输入向量的维数并不是越大越好,这次试验中,2维的要明显好于4维、5维的。 相似文献
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土壤水分传感器实用性能对比研究 总被引：10，自引：0，他引：10
该文针对时域反射法（TDR）、频率分解法（FD）型土壤水分传感器和中国农业大学研制的基于驻波率原理（SWR）的新型土壤水分传感器,在德国北部典型的沙壤土、黄土、含煤沙土及含铅壤土土样上做了试验.根据采集的数据进行方差分析,结果表明:SWR型土壤水分传感器是一种高精度、高可靠性、受土壤质地影响不明显的快速土壤水分测量传感器,其性能可与世界先进TDR型和FD型土壤水分测量传感器相媲美. 相似文献
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活立木茎干水分状况是植物生命状态的有效体现,其中茎干含水率(Stem water content, StWC)和液流密度(Sap flux density, SFD)是研究植物体内水分变化规律的重要参数。准确检测活立木茎干同一空间位置的含水率和液流密度可以更有效地分析2个参数的关系、评估植物生长状况。将基于驻波率(Standing wave ratio, SWR)原理的茎干水分检测方法和基于热比率法(Heat ratio method, HRM)原理的茎干液流检测方法结合,设计了活立木茎干含水率和液流复合参数检测传感器,复合传感器的含水率检测单元和液流检测单元复用一套三针式探针,可对活立木茎干同一位置的含水率和液流实时精准检测。含水率检测单元输出电压与介电常数(6～53.3范围内,对应茎干含水率为0～85%)具有良好的线性关系(决定系数R2=0.970 1),静态稳定性良好(长时间测试最大波动为0.6%全量程)。以杨树为研究对象,含水率检测单元与BD-IV型植物茎体水分传感器的对比实验结果一致(决定系数R2=0.980 0)。液流检测单元与S... 相似文献
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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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为了提高光伏太阳能转换率,拓展传统纹波控制技术的应用,该文提出了离散时间纹波控制算法,通过对纹波控制技术的离散化处理,将最大功率点跟踪控制问题转换为离散采样-控制问题。以太阳能板输出电压为状态量,在其处于极大值和极小值时对系统进行采样;随后采取离散时间纹波控制算法使系统快速追踪到系统的最大功率点。该文在Simulink系统中对离散时间纹波控制算法进行了仿真。仿真结果表明,在1 000和200 W/cm2,25℃的条件下,算法均可以快速准确地追踪到太阳能系统的最大功率点,追踪精度高达96%;在外部环境由1 000变为200 W/cm2时,系统能够在0.1 s内准确地追踪到新的最大功率点。 相似文献
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以北京林业大学林业电气化与自动化学科"物联网技术及应用"研究生课程教学为例,针对课程教学存在的教学内容更新不及时、课堂教学方式单一、缺乏具有行业特色的教学案例、实践教学环节薄弱、课程考核不尽合理等问题,结合学科的林业行业背景特色和物联网技术的发展趋势,引入CDIO工程教育理念,从教学内容的设计、教学方式的改革、实践教学的改进、多元化课程考核的实施等4个方面提出课程教学改革的方案;同时,从课程知识体系的构建、课程教学内容的安排以及基于"互联网+"优化教学模式、以CDIO理念为指导实施项目驱动式教学等方面着手进行了改革实践。"物联网技术及应用"研究生课程教学改革顺应"互联网+"时代的发展要求,取得了以下良好效果:一是引入教师团队的林业监测科研案例和物联网前沿技术专题,丰富了课堂教学内容;二是引入项目驱动式教学、翻转式课堂等,优化了课堂教学方式;三是增设综合设计型实验和企业实习等,完善了实践教学环节;四是建立全面的课程考核与评价体系,加强对学生学习的引导,既激发了学生的学习兴趣又有效提升了其综合能力。 相似文献
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基于GPRS/SMS和μC/OS的都市绿地精准灌溉控制系统 总被引：8，自引：3，他引：5
为了节约都市绿地灌溉用水,提高水资源利用率,该文设计了一套基于ATmega128 MCU、嵌入式操作系统、全球移动通讯系统GSM、通用分组无线业务GPRS（General Packet Radio Service）的都市绿地远程精准灌溉控制系统。该系统实现了网络化、智能化的土壤墒情的实时检测,以及历史数据查询、土壤信息及灌溉信息的图表显示,用水报表生成,根据地势、植被不同,生成不同灌溉策略等功能。采用GSM/GPRS自主切换技术,结合现代嵌入式实时操作系统μC/OS,进一步提高了系统的可靠性。该系统能根据植物的土壤含水率阈值和生物需水量实现精准节水灌溉。初步试验证明,该系统数据传输可靠性高,节水效果显著。 相似文献