导读:本文包含了土壤水分传感器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:土壤,水分,传感器,测量,电容,驻波,温度。
土壤水分传感器论文文献综述
魏运芳,王旭,刘宗尧,刘军[1]（2019）在《土壤水分传感器校准结果的不确定度分析》一文中研究指出土壤水分观测在气象部门逐渐开展,对观测资料的严格质量控制尤其重要。本文介绍了土壤水分测量原理、不确定度影响因素及评定方法。(本文来源于《科技风》期刊2019年20期）
张萌[2]（2019）在《阵列式电容传感器探测土壤水分方法研究》一文中研究指出土壤水分是陆地表层对水分的一种基本储存形式,制约着陆地与大气之间的平衡,影响着气候的分布。更重要的是,土壤水分是植物能够进行良好生长的重要前提。植物若要健康生长,必然要通过根系来主动吸收土壤中的水分、有机化合物等,从而转化为自身能够吸收的物质。目前,土壤水分的测量方式主要以探针式为主,将探头直接插入土壤中,实现土壤水分的单点测量。探针长度一般为30cm,如果要实现更深土壤层面而的水分测量,则需要挖开土壤,将传感器垂直插入土壤的剖面层上。此方法虽然实现了对土壤剖面层水分含量的测量,但在测量方式上不仅费时费力,更会破坏土壤的土质。针对该问题,本文提出了一种阵列式电容传感器测量土壤水分的方法,在传统土壤水分单点测量的基础上,实现对土壤不同剖面层水分的测量。本文首先分析了电容式传感器测量土壤水分的原理,根据土壤的介电模型,土壤湿度含量的高低直接影响着介电常数的数值大小,从而引起电容值的变化。基于这一原理,设计了阵列式电容传感器,以此实现对土壤剖面水分的测量。基于所设计的传感器结构,建立了传感器的数学模型,以有限元分析法来求解传感器测得的电容值。利用Maxwell建立了传感器的仿真模型,获得了电容值随介电常数的变化关系,同时分析了不同的传感器参数对电容测量值以及灵敏度的影响,完成了传感器最优结构参数的设计。根据传感器的最优结构参数,完成了阵列式电容传感器的整体结构设计。设计了电容信号检测系统的方案,借助微小电容检测芯片AD7746作为测量系统的核心固件,通过STC89C52单片机对电容信号进行采集。同时,利用Labview设计了上位机,实现了数据的显示与保存。搭建了实验系统,对传感器的测量性能进行了实验与分析。首先,利用烘干法制作了土壤水分的标准样本,并对标定系数进行了标定实验,建立了土壤水分与传感器输出电容信号的函数关系。利用传感器对土壤水分进行了重复测量,分析测量结果的稳定性以及测量精度。实验结果表明,当土壤水分含量在40%~80%之间时.自制传感器与烘干法、FDR传感器测得土壤湿度值的最大绝对误差分别为4%、3%。最后，以陈列式电容传感器对土壤剖而水分进行了测试,测量结果与FDR传感器测量结果比对的最大绝对误差为3%,表明此阵列式电容传感器具备对土壤剖面水分的测量能力。(本文来源于《西安理工大学》期刊2019-06-30）
顾惠南[3]（2019）在《具有电导率补偿特性的低频电容土壤水分传感器及系统设计研究》一文中研究指出我国是一个严重缺水的国家,在近几年里,灌溉用水量占据全国总供水量的65%左右。而目前由于农业用水效率不高,造成水资源的日益短缺,通过节水灌溉发展精准农业是现代农业的当务之急。土壤水分传感器能够高效地反映出土壤中的水分变化情况,有益于节水灌溉的实施。目前市面上的高精度土壤水分传感器普遍存在价格较高的问题,无法达到大范围布设以获取水分信息的目的,同时低成本的水分传感器大多使用低频电容测量的方法,受到土壤盐分、孔隙密度、土质等干扰因素影响较大,无法满足精度需求。为了完成低成本且满足农业水分检测需求的传感系统,本文基于传统的电容土壤水分检测方法,引入电导率、温度参数,基于大量的实验数据,建立了叁参数水分检测理论模型,并开发出与之相对应的传感系统,应用于陕西榆林生态实验站现场,使得在无人监控情况下,能够长时间对现场土壤水分进行多点连续检测。本文根据在不同含水量的土壤中介电常数的差异,研究了水分与电容、电导率、温度参数的关系,明确了水分检测方法,进行了传感探头的结构、电路设计,对比选择出最佳检测模型算法。针对检测需求,完成了一套带有主子节点工作模式的水分传感系统。将设计的检测系统应用于现场实验中,并针对出现的问题进一步完善了系统,实验结果证明了方案的可行性。在整个传感系统的研究中,主要完成了以下几个方面的工作:1.分析介电法的土壤水分检测原理,对低频段土壤电容检测的主要干扰因素电导率、温度的影响情况进行讨论,并推导出带有电导率、温度校正的低频电容水分计算公式,对不同种类土样进行实验分析,得到方法的应用范围;2.根据电容、电导率的常用检测方法,分别对电容平行共面极板探头和二电极电导率探头进行结构设计及外围检测电路设计,选用MPR121触摸电容芯片检测低频等效电容,并根据电容检测的频率特性,通过实验得出最佳电容测量参数充电电流63μA、充电时间4μs,及有效电容检测范围200~800pF。另外,通过在低盐分土壤情况下的电导率的标定实验,得出电导率转换公式,校正决定系数R~2为0.9872;3.采用烘干法对土壤样本进行标定实验,对传感器测量值使用Logistic、Exponential、Polynomial叁种不同数学模型得出经验公式,根据水分检测方法得出叁种模型对应的水分测量算法,并使用均方根误差(RMSE)比较其水分检测性能,选择出Logistic为最佳检测模型;最后,对Logistic模型算法进行重复性实验及误差分析,证明能够满足最大绝对测量误差小于3.0%,平均绝对测量误差小于2.0%的精度要求;4.设计完成带有电源、控制、存储、时钟、无线通信等功能模块的传感系统,通过Zigbee主子节点设计,实现多点采集控制功能,在硬件设计及软件设计中,重点围绕降低传感系统功耗,提高数据传输效率,电量报警信息传输等方面展开工作,提高系统的现场实用性。为方便系统的调试、实时检测,确定所有子节点的位置信息,利用STM32控制器设计了带有人机交互界面及GPS定位功能的便携式土壤水分采集仪,以完善系统的使用体验;5.为进一步验证系统性能,在陕西榆林生态实验站现场,将研制的电容型传感器连入无线传感网络,进行了为期四个月的水分检测实验,对传感器的现场初步应用情况进行了分析。同时,根据整个传感系统出现的电量消耗问题、无线数据传输丢包问题、系统远程调试问题进行优化,消除了数据丢包率低于15%的误码问题,对水分检测传感系统的工作性能进行评估。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-04-01）
邹文安,吕守贵,金福一[4]（2018）在《环刀称重法介电类土壤水分传感器公式率定》一文中研究指出传感器是墒情自动监测仪器设备重要组成部分,是决定墒情监测数据精度的核心器件,科学合理进行传感器精度校准(率定)十分重要。从生产实际出发,依据有关技术规范和文献成果,利用被测介质中表观传感器输出电信号随着土壤含水量变化而改变这一原理,系统阐述了环刀称重法进行介电类土壤水分传感器公式率定方法,为进一步规范实验室土壤水分传感器率定流程和技术要求提供借鉴和参考,为研究土壤物理特性、墒情实验和墒情监测与评价等提供技术支撑。(本文来源于《水文》期刊2018年05期）
甘绪桐[5]（2018）在《基于驻波率法的土壤水分传感器的研究与实现》一文中研究指出随着现代装备技术的发展和农业大数据的需求,精准快速的土壤水分检测方法是农业现代化的发展基础,针对土壤水分数据在农业智能墒情检测中的应用,本文结合微波技术和传输线理论,围绕驻波率法,研究实现了通过检测驻波电压来间接检测土壤水分含量的方法。针对现有方法研究的不足,本文结合理论基础,以烘干法为标准,在传感器不同探针长度结构下,测量了标定土壤水分时的驻波电压,根据实验获得的散点数据进行了曲线拟合,根据拟合误差选取了最佳传感器探针长度。根据本文得出的数学模型对贵州壤土进行实验测试,并作数据对比,通过实验达到了传感器精度提升的目的。用贵州壤土得到的传感器模型测量湖北砂土,并分析测量误差,验证了本文研究的土壤水分传感器对不同类型土壤的通用性;与市场上常用的FD型土壤水分传感器作对比并分析测量误差,通过实验验证了本文所研究的土壤水分传感器在测量精度上的优势。通过分析环境温度对传感器理论模型中介电常数的影响,引入二维回归分析法对传感器进行了温度补偿,并与不同含水量的土壤进行了实验对比,验证了本文所用的温度补偿方法对土壤水分传感器在不同环境温度下精度的提升。针对土壤水分传感器在农业墒情和智能灌溉中的应用,结合基于驻波率法的土壤水分传感器的研究结果,设计了基于STM32单片机的土壤水分采集系统,体现了本文研究的实用意义。(本文来源于《贵州大学》期刊2018-06-01）
石庆兰[6]（2018）在《土壤水分测量传感器的发展与未来》一文中研究指出土壤水分是土壤肥力的重要组成部分,是植物生长发育的重要影响因素,土壤水分也是研究农业干旱及作物干旱的重要参数,是节水农业中的重要指标。土壤水分是研究土壤一植物一大气所构成的复杂系统中能量与物质交换时十分重要的指标,也是直接影响土壤发育演变和农作物产量的关键因素之一。土壤水分是农田灌溉管理、区域水文条件研究和流域水分平衡计算的重要参量。研究土壤水分含量及其动态变化规律是农业科学和环境科学工作中极为重要的组成(本文来源于《高科技与产业化》期刊2018年05期）
赵伟霞,李久生,王珍,栗岩峰[7]（2018）在《滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响》一文中研究指出合理选择土壤水分传感器埋设位置以减少监测点密度和成本,是基于无线传感器网络制定灌溉处方图亟待解决的一个关键问题。该研究基于土壤含水率时间稳定性原理,将直接代表平均土壤含水率的点位用于土壤水分传感器布设位置点的选取,在水平方向分布均匀,垂直剖面土壤颗粒组成变异程度随土层深度增加的粉壤土田块内分析了低、中、高灌水均匀系数(分别为0.6、0.8和0.97)对春玉米主要根系层土壤含水率空间分布均匀性和时间稳定性的影响。结果表明,春玉米生育期内,随灌水均匀系数降低,土壤含水率空间分布均匀度降低,但低、中、高灌水均匀系数处理的土壤含水率均匀系数均大于0.81;低、中、高灌水均匀系数处理的平均Spearman秩相关系数均达到了显着水平(P<0.05),但土壤含水率空间分布结构相似性随灌水均匀度的增加而减小;对高灌水均匀系数处理,0~0.2、>0.2~0.4、>0.4~0.6、>0.6~0.8 m土层直接代表平均土壤含水率的测点比例分别为83%、78%、53%和86%。随灌水均匀系数降低,各土层直接代表平均土壤含水率的测点数量减少,说明土壤水分传感器随机布设引起的测量误差将随滴灌灌水均匀度的减小而增大。(本文来源于《农业工程学报》期刊2018年09期）
陈国宏,周胜军,黄敏[8]（2017）在《LoRa无线传感器技术在土壤水分温度检测中的应用研究》一文中研究指出本论文采用LoRa的SX1278节点模组设计了一款土壤水分温度无线传感器,组建了一个可以覆盖3km左右的无线传感器网络,并在不同传感器节点数量的情况下,测试了LoRa无线土壤水分温度传感器网络性能。LoRa实际传输距离完全能满足大多数智慧农业的要求。但是,在传感器节点数量增加时,LoRa传输数据容易发生碰撞,导致延迟时间大幅度增加,传输距离明显缩短。(本文来源于《Proceedings of 2017 7th International Symposium on Knowledge Acquisition and Modeling (KAM 2017)》期刊2017-11-25）
余登洁[9]（2017）在《用于浅表土壤水分分析的单边核磁共振传感器》一文中研究指出浅表土壤水分是影响农作物生长的重要因素,其检测有利于评估干旱和湿害程度,促进水资源的有效利用;土壤贮水量和土壤水分运动特性影响其中化学物质的运动和转化,对土壤水分的检测有助于正确评估化肥的吸收效果,对环境保护具有重要意义;土壤水分含量及水分子运动特性对植物种子的萌芽、根系的生长和养分的吸收也至关重要。所以,如何对浅表土壤进行测量反映土壤中的水分分布情况是土壤研究的重要方面。本文提出使用单边核磁共振方法测量浅表土壤水分。该方法不仅可反映土壤含水情况,而且可反映含水孔隙大小,实现对土壤水分的现场无损测量。本文针对浅表土壤水分测量的要求设计了一款单边核磁共振传感器并测试其性能,开展了核磁共振应用测量实验,具体内容如下:(1)单边磁体结构设计。本文在给定目标区域的情况下,使用有限元仿真软件Ansoft Maxwell计算静态磁场分布,设计出了一种四个磁体单元对称排列的磁体结构,每个磁体单元由四块磁体构成,可产生水平方向的静态磁场。磁体下方加铁轭以减少漏磁,增强目标区域磁场。为减小铝壳上方涡流,在传感器上方添加由硅钢片组成的抗涡流板。测试了抗涡流效果,对发射线圈施加电压,加抗涡流板后检测线圈可检测到的电压信号较加抗涡流板前增强,抗涡流板起到了抗涡流效果。目标平面在传感器表面上方75mm处50mm×50mm的范围内,中心点的场强为71.1mT(核磁共振频率为3.027MHz),目标平面内磁场均匀度为0.95%,在目标平面中心点上下各5mm的范围内磁场的梯度为1.03T/m。(2)射频线圈设计。仿真设计了四个不同尺寸平面螺旋线圈,以B1/(?)作为设计标准,对比每个线圈上方不同高度处的B1/(?),通过对比选择B1/(?)较好的最小尺寸的线圈。(3)传感器性能测试:(a)线圈仿真结果验证:对设计的四个线圈进行CPMG Add实验(将所有CPMG回波迭加),测得不同线圈最大可探测深度,实验结果表明线圈尺寸越小,测得的信号越好,最小尺寸的线圈可探测深度最大可达45mm,测得的信号最强,与仿真设计的结果基本一致,选择最小尺寸的线圈;(b)单次激励可测厚度Δd测试:对测得的CPMG Add频谱分析可知Δd为0.865mm;(c)纵向分辨率实验:本文将浸油纸与盖玻片交替迭放,测量获得其信号的频谱分布,通过频谱分布有效地区分出了不同层浸油纸之间的最小距离441μm;(d)磁场温度稳定性测量:在0~40℃温度范围内,传感器上方50mm中心点处的磁场温度系数为-0.256%/℃。(4)单边核磁共振传感器应用实验:使用单边核磁共振传感器对不同含水率的壤土、沙土样品进行测量,对回波信号进行单指数和双指数拟合得到等效横向弛豫时间分布;对测得的核磁共振回波信号进行反演,得到横向弛豫时间T2谱分布曲线,对比发现,随着样品干燥加剧,主要波峰左移减小,T2谱分布曲线的积分面积减小且与称重法获得的含水率成正比关系。本文设计了一款可用于浅表土壤水分测量的单边核磁共振传感器,还可应用于如木材、混凝土等水分测量,随着传感器探测深度的加大,其应用范围将更加广泛。(本文来源于《重庆大学》期刊2017-05-01）
郭秀明,樊景超,周国民,丘耘,胡林[10]（2016）在《基于频域反射原理的土壤水分传感器测量误差及测量方法分析》一文中研究指出在苹果园进行传感器探针固定时测量值的稳定性、微小范围内探针的微小移动对土壤水分含量测量值的波动性影响、探针与地面角度与土壤水分含量测量值之间的关系及探针插入土壤深度与土壤水分之间的关系研究。结果表明:探针在固定位置时测量的土壤水分含量比较稳定,同一位置点最大的测量极差为0.18%;在同一微小子区域内,探针的轻微移动会造成测量结果的波动,同一微小区域内的测量极差最大为5.13%;探针与地面的角度及探针插入土壤的深度均与土壤水分含量测量值线性相关,给出了拟合公式,为一些测量场景下土壤水分的预测提供支持。(本文来源于《江苏农业科学》期刊2016年10期）
土壤水分传感器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
土壤水分是陆地表层对水分的一种基本储存形式,制约着陆地与大气之间的平衡,影响着气候的分布。更重要的是,土壤水分是植物能够进行良好生长的重要前提。植物若要健康生长,必然要通过根系来主动吸收土壤中的水分、有机化合物等,从而转化为自身能够吸收的物质。目前,土壤水分的测量方式主要以探针式为主,将探头直接插入土壤中,实现土壤水分的单点测量。探针长度一般为30cm,如果要实现更深土壤层面而的水分测量,则需要挖开土壤,将传感器垂直插入土壤的剖面层上。此方法虽然实现了对土壤剖面层水分含量的测量,但在测量方式上不仅费时费力,更会破坏土壤的土质。针对该问题,本文提出了一种阵列式电容传感器测量土壤水分的方法,在传统土壤水分单点测量的基础上,实现对土壤不同剖面层水分的测量。本文首先分析了电容式传感器测量土壤水分的原理,根据土壤的介电模型,土壤湿度含量的高低直接影响着介电常数的数值大小,从而引起电容值的变化。基于这一原理,设计了阵列式电容传感器,以此实现对土壤剖面水分的测量。基于所设计的传感器结构,建立了传感器的数学模型,以有限元分析法来求解传感器测得的电容值。利用Maxwell建立了传感器的仿真模型,获得了电容值随介电常数的变化关系,同时分析了不同的传感器参数对电容测量值以及灵敏度的影响,完成了传感器最优结构参数的设计。根据传感器的最优结构参数,完成了阵列式电容传感器的整体结构设计。设计了电容信号检测系统的方案,借助微小电容检测芯片AD7746作为测量系统的核心固件,通过STC89C52单片机对电容信号进行采集。同时,利用Labview设计了上位机,实现了数据的显示与保存。搭建了实验系统,对传感器的测量性能进行了实验与分析。首先,利用烘干法制作了土壤水分的标准样本,并对标定系数进行了标定实验,建立了土壤水分与传感器输出电容信号的函数关系。利用传感器对土壤水分进行了重复测量,分析测量结果的稳定性以及测量精度。实验结果表明,当土壤水分含量在40%~80%之间时.自制传感器与烘干法、FDR传感器测得土壤湿度值的最大绝对误差分别为4%、3%。最后，以陈列式电容传感器对土壤剖而水分进行了测试,测量结果与FDR传感器测量结果比对的最大绝对误差为3%,表明此阵列式电容传感器具备对土壤剖面水分的测量能力。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
土壤水分传感器论文参考文献
[1].魏运芳,王旭,刘宗尧,刘军.土壤水分传感器校准结果的不确定度分析[J].科技风.2019
[2].张萌.阵列式电容传感器探测土壤水分方法研究[D].西安理工大学.2019
[3].顾惠南.具有电导率补偿特性的低频电容土壤水分传感器及系统设计研究[D].太原理工大学.2019
[4].邹文安,吕守贵,金福一.环刀称重法介电类土壤水分传感器公式率定[J].水文.2018
[5].甘绪桐.基于驻波率法的土壤水分传感器的研究与实现[D].贵州大学.2018
[6].石庆兰.土壤水分测量传感器的发展与未来[J].高科技与产业化.2018
[7].赵伟霞,李久生,王珍,栗岩峰.滴灌均匀性对土壤水分传感器埋设位置的影响[J].农业工程学报.2018
[8].陈国宏,周胜军,黄敏.LoRa无线传感器技术在土壤水分温度检测中的应用研究[C].Proceedingsof20177thInternationalSymposiumonKnowledgeAcquisitionandModeling(KAM2017).2017
[9].余登洁.用于浅表土壤水分分析的单边核磁共振传感器[D].重庆大学.2017
[10].郭秀明,樊景超,周国民,丘耘,胡林.基于频域反射原理的土壤水分传感器测量误差及测量方法分析[J].江苏农业科学.2016
论文知识图
