基于交流“四端法”的土壤电导率在线实时检测系统

设计了一种土壤电导率在线实时检测系统,给出了交流"四端法"测量土壤电导率的全套设计方案,完成了信号源、交流恒流源、探针结构、传感器信号调理电路以及采集系统的设计,与直流"四端法"土壤电导率传感器相比,交流"四端法"测量土壤电导率方法具有更佳的检测性能。通过与国外同类产品对比研究,本测试系统性能达到了国外同类产品水平,具有更高的性价比。以北京地区土壤为测试样本,本系统检测量程:0~1 520μS/cm,检测误差:-2.2%~2.4%,动态响应时间:544 ms,测量带宽:1 MHz,满足土壤电导率实时在线测量的要求。     

基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究

在电流-电压四端法原理基础上，采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号，以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题，改进设计开发了一款基于数字示波器的土壤电导率检测系统。农田现场车载式测量实验分为稳定性检测和定点测量两部分。稳定性实验测试下该检测系统能够稳定读取相关数据。农田定点测量实验结合土壤样本采集和实验室实验，得出每个定点测量点土壤电导率测量值和土壤电导率实验室真值（R2=0.7531）。根据实验中拖拉机牵引犁盘抖动导致电极与待测土壤之间形成的两种测量接触面的情况，分析并消除了实验中拖拉机抖动现象对数据结果的影响后，土壤电导率实测数据与实验数据之间的决定系数R2提高到0.8552~0.9066，表明设备能够在排除测量方式等外界因素影响下，测量精度达到较高水平。实验数据对比结果显示，基于数字示波器的车载式土壤电导率仪能够在农田现场进行稳定测量，并且具有较好的性能和准确度。     

车载式土壤光-电特性参数采集系统研究

土壤电导率是衡量土壤传导电流能力的一种固然属性,除了能够反映土壤质地外,还能够反映土壤的含水率、含盐量、有机物含量等特性。利用土壤光谱数据可以分析出土壤含水率、养分等,且测量过程中无需采样、搅动土壤。通过土壤电导率数据和光谱数据的综合、校正,能够提高系统的精度。基于嵌入式技术开发了土壤电导率和光谱反射率综合检测系统。土壤电导率测量系统采用基于改进的电流-电压四端法原理,使用深松犁的尖端作为电极传感器,能够在测量的同时完成松土的作用。光谱测量系统使用微型光谱传感器采集光谱数据,并进行实时处理。在采集土壤电导率、光谱数据的同时,系统同步采集GPS信息,并和土壤电导率、光谱数据一起保存,供进一步绘制土壤特性分布图使用。系统能够实时综合处理多种数据,并进行显示、保存等操作,具有良好的应用 前景。     

基于四端法和时域反射法的土壤电导率测量研究

为探究电流-电压四端法和时域反射法两种接触式测量方法在不同质地土壤和不同含盐量、含水率土壤的适用性,设计基于"电流-电压"四端法的土壤电导率测量仪,对其标定并与时域反射法进行对比试验。标定结果表明,当电导率在0～14 mS/cm范围内时,该仪器具有较高准确度。不同含水率的对比试验结果表明,四端法和时域反射法在一定含盐量范围内都具有较好的线性度;而当砂质壤土含水率为20%、含盐量大于0. 6%时,四端法电导率测量仪测得的电导率基本保持不变;当粉质黏土含水率较低和较高时,电导率均变化不大,因此在使用时应尽量避免在土壤含水率较低和较高时进行测量。不同质地土壤的对比试验表明,四端法和时域反射法均在含盐量较低时受土壤质地影响较小,在含盐量较高时受土壤质地影响较大。     

车载式大田土壤电导率在线检测系统设计与试验

现有大田土壤电导率检测装置主要以手持式为主，存在检测效率低、实时性差等问题。基于电流-电压四端法原理设计了一种车载式大田土壤电导率在线检测系统，系统主要由恒流信号源电路、信号处理电路、Arduino控制器、GPS定位模块及车载传感器等组成，可在线检测大田土壤电导率。通过实验室和大田试验对系统性能进行了验证，试验结果表明，系统具有较好稳定性，动态响应时间约为540ms，开机预热引起的温漂最大偏差为3.70%，不考虑温差影响下系统检测精度R2为0.7342，消除温差影响后检测精度R2为0.8645~0.9156，均高于商用手持式电导率检测仪，其R2为0.6095；探究了拖拉机振动、传感器插入深度、作业速度和土壤坚实度对系统检测精度的影响，振动状态相对静止状态，检测数据最大误差为10.37%，且误差主要集中在0~10μS/cm范围内；当作业速度不大于5.0km/h和传感器插入深度大于等于10cm时，该系统可稳定进行大田土壤电导率在线检测，且检测地块土壤坚实度不应过小，以确保传感器电极与土壤充分接触。该系统可为开展基于土壤电导率在线检测的实时变量施肥技术研究提供技术支撑。     

便携式土壤电导率测试仪改进设计及实验

对基于"电流-电压四端法"的便携式土壤电导率测试仪进行了改进设计,对仪器的稳定性和重复性进行了测试.以北方潮土为研究对象,研究了土壤电导率随含水率和盐分含量变化的规律.实验表明,改进设计显著提高了仪器的重复性和测量精度.系统最大相对误差不超过4.4%,具有良好的稳定性;土壤电导率在含水率为8%～30%范围内呈线性变化,相关系数为0.9635;当盐分含量为0.1%～0.3%时,土壤电导率变化显著,呈线性变化;当盐分含量高于0.3%时,土壤电导率值基本稳定.     

基于电磁感应的典型干旱区土壤盐分空间异质性

为研究干旱区土壤盐分空间异质性，指导农业生产实践，运用大地电导率仪（EM38、EM31）对研究区域进行移动式磁感调查，获取表观电导率（ECa）。同时，通过27个校准点的采样和ECa测量，建立土壤盐分的电磁感应解译模型。干旱区土壤盐分质量分数与EM38、EM31水平模式读数（H38、H31）显示出良好的相关性（R=0.935），可以利用ECa结合GIS和地统计学知识研究土壤盐分的空间分布。采用两种方法进行研究：一种是先利用解译模型获取磁感调查点的土壤盐分质量分数，然后进行地统计分析研究其空间分布；另一种是先利用地统计分析研究H38和H31的空间分布，然后利用解译模型通过栅格运算计算盐分质量分数，精度检验显示前者预测值与实测值之间的相关性更好（R2， 0.888＞0.873）；标准差较低（std. 0.414＜0.426），具有更高的预测精度。研究结果表明，基于电磁感应研究干旱区土壤盐分空间异质性是切实可行的，这对于土壤盐渍化的快速诊断，指导农业生产和促进精准农业的发展具有重要的意义。     

土壤多参数复合测试系统研究

设计了一种同时采集土壤含水率、电导率及温度的多参数复合测试系统,对基于驻波率原理的土壤含水率测量方法、基于电流电压"四端法"的土壤电导率测量方法和基于"铂电阻"的土壤温度测量方法做了较为深入的研究。以北京地区土壤为测试样本,土壤含水率、温度及电导率传感器的输出与对应的测量值线性拟合相关性分别为0.998 3、0.999 8、0.999 1,动态响应时间依次为土壤含水率460 ms、温度13 s、电导率2.28 s,稳定性测试结果的标准差分别为土壤含水率0.011 5、温度0.001 4、电导率0.010 3,系统稳态及动态性能均满足土壤多参数的测量要求。对土壤多参数复合测试系统的抗干扰性能进行了分析与论证,得出在采用分时供电的前提下,多参数复合测试系统的干扰主要存在于土壤含水率与土壤温度之间,即土壤温度探针作为介质异物会造成土壤含水率测量值的升高,这是一个系统误差,可在数据处理中进行统一补偿。选用得到普遍认可的土壤含水率传感器、土壤温度传感器、土壤电导率传感器与本研究的土壤多参数复合测试系统进行性能对比研究表明:本系统满足土壤含水率、温度和电导率实时在线测量的要求,可以为精细农林业提供一种高精度的便携式土壤多参数检测工具。     

基于加速度补偿的土壤紧实度测量方法与传感器设计

针对目前基于圆锥指数的土壤紧实度测量中,无法消除土壤摩擦力对紧实度测量的影响,要求检测传感器匀速贯入土壤,因此存在使用不便、精度不高的难题。为了提高土壤紧实度实时测量方法的精度及可操作性,在圆锥指数方法基础上,设计了土壤紧实度实时检测传感器,并加入了加速度的同步测量,消除了使用过程中金属杆插入速度不均造成的误差,提高了土壤紧实度测量精度。通过大量试验验证了自制传感器具有较好的静态性能和动态性能,其测量范围为0~900 k Pa,灵敏度为0.041 896,稳定性测量标准差为5 k Pa,测量精度为±0.02%FS,超调量为7.81%,过渡时间为0.632 s。与美国SC-900型土壤紧实度仪对比其准确性的线性拟合决定系数均达到0.96以上,结果表明设计的土壤紧实度传感器与SC-900型土壤紧实度仪在实际测量中性能相当,且使用更方便、价格更低廉。为农林生产、环境保护及生态监测提供了一种具有自主知识产权、精准获取土壤紧实度的有效手段。     

车载式土壤电导率与机械阻力实时测量系统

土壤电导率与土壤机械阻力是测定土壤理化特性的基础。为了在复杂农田环境中实时、快速检测这两种参数,开发了一种以圆盘犁和深松犁钩作为测量传感器电极的车载式土壤电导率与土壤机械阻力同步实时测量系统,测量原理分别依据电流-电压四端法与应变片电桥法。在室内土槽中对车载式同步实时测量系统进行仿真实验,电导率测量值与实际值R~2为0. 926 8,机械阻力测量值与实际值绝对误差为0. 2～2. 7 N,系统稳定性实验结果的电压标准差为:电导率0. 059 764 mV,3组应变片电桥依次为0. 230 42、0. 102 203、0. 109 624 mV,压力传感器0. 172 511 mV,说明该系统有较高的精确度、稳定性以及可行性。     

灌溉水平及灌溉间隔对大豆植株干物质积累的影响

采用桶栽方法,选用黑农48为试验材料,设计4个灌溉水平及4种干旱胁迫历时进行交叉试验,研究了灌溉水平及干旱胁迫历时对大豆干物质积累的影响。结果表明,花荚期大豆植株叶、茎、根和荚果更易受干旱胁迫历时影响,干旱胁迫历时越短越有利于植株生长,灌溉水平对植株的生长影响相对弱于干旱胁迫历时。植株各器官干质量的等高线图表明高灌溉水平、短干旱胁迫历时比低灌溉水平、长干旱胁迫历时有绝对优势,同时也表现出高灌溉水平、长干旱胁迫历时处理与低灌溉水平、短干旱胁迫历时处理之间具有相似性。     

影响感官检验棉花品级的因素探析

感官检验棉花的品级,这是农村常见的一种检测手段.它的一个主要特点就是存在不确定性.这是由于检验员的品级检验水平存在一定的差异,其中有很多因素制约着检验的结果.文章对影响感官检验结果的因素进行了系统的分析.     

城镇供水优化调度的减灾效益分析

从灾害经济学的角度探讨了城镇供水优化调度的必要性和可能性，认为在缺水不可避免的情况下，对供水进行优化调度可以减小缺水带来的损失，产生较好的减灾效益，特别是可以大大减小严重干旱的灾害效应。并根据水资源的特性，提出了缺水损失的计算模式以及优化调度的原则和方法。     

迷宫流道转角对灌水器抗堵塞性能的影

以转角分别为45.0°、60.0°、67.5°和75.0°的齿形流道灌水器为研究对象,应用CFD流场速度数值分析、PIV颗粒运动轨迹线和速度观测对比以及浑水抗堵塞测试相结合的方法,研究了转角对灌水器水力性能和抗堵塞能力的影响.结果表明转角与流量系数及流态指数均呈负相关关系,而灌水器的抗堵塞能力随着转角的增加呈下降趋势.综合分析转角对水力性能和抗堵塞性能的影响,提出迷宫流道结构灌水器的合理转角为60.0°.     

边坡安全监测点合理选择有限元计算分析

结合广东乐昌峡水利枢纽工程右岸坝肩边坡,通过有限元强度折减法计算分析,研究如何合理选择边坡位移监测点.首先通过建立有限元计算模型,针对竣工期工况,对边坡进行有限元降强度计算,获得了边坡破坏时的滑动屈服带;然后在边坡表面选择若干点,计算并绘制其位移随边坡降强度折减系数的变化关系.计算结果表明:在滑动区域表面的点,其位移随降强度折减系数不一定是单调变化的,即随着边坡破坏的发展,某些点的位移有可能单调增长,而有些点的位移则出现震荡现象.显然对于位移单调增长的坡面点,有助于通过位移的变化情况判断边坡的稳定性变化情况,可作为观测布置点;而对于位移震荡变化的坡面点,有待进一步研究.滑动体以外的坡面点的位移对折减系数的变化不敏感,对于监控边坡破坏作用不明显.这一研究结果对于边坡位移监测点的选择布置具有理论指导意义.     

滚筒精选机分选质量影响因素分析

影响滚筒精选机分选质量的因素很多.首先,介绍了滚筒精选机的基本结构与工作原理,然后分析了一些结构方面的影响因素,并通过对工作过程中物料颗粒的受力与运动进行分析,计算出滚筒的极限转速值,总结了该机的转速选择范围.     

摊铺机压实机构动态特性仿真

在摊铺机中,由熨平压实机构和压实介质组成的系统,为两个自由度的非线性动力学系统,压实介质简化为粘弹塑性体.建立熨平压实机构动态特性力学模型,利用计算机仿真,研究了熨平压实机构的动力学问题,分析了熨平压实机构动力学参数变化对该系统动态特性的影响.     

猪粪沼液理化性质对玉米种子萌发的影响

明确沼液理化性质对种子萌发的影响是确定沼液合理灌溉量的前提。该研究以猪粪厌氧发酵的沼液为研究对象,分析了新鲜沼液及预处理后沼液的理化性质,并将沼液理化性质与相对发芽率、相对根长和萌发指数建立函数关系,筛选了沼液中的植物毒性因子及安全阈值。对于秋田MD311这一玉米品种来说,铵态氮与乳酸是沼液中的植物毒性因子。种子达到最大萌发指数对应的铵态氮与乳酸的浓度分别为186与35.8 mg·L^-1;二者浓度高于336与61 mg·L^-1时,具备植物毒性(萌发指数(70%),不可直接还田。通过静置和曝气过程可降低二种毒性因子的含量。研究表明,沼液还田时将铵态氮与乳酸含量控制在安全阈值内时可降低植物毒性,促进作物生长,最大限度地发挥沼液对无机肥的替代作用。     

机采棉清杂系统的钉床式荷电装置与试验

针对机采籽棉清杂工序中荷电效果不佳的现实问题,提出了一种钉床式荷电方法。以MCU为主控制单元,设计了一款钉床式荷电控制系统。在荷电极板面上均匀分布且垂直于极板面的长度为5cm的金属钉,控制器控制静电发生器产生高压静电,通过荷电极板上的金属钉放电,将平铺在极板间的机采棉荷电。试验结果表明:与无金属钉的荷电极板相比,机采棉荷电均匀,荷电速度提高了8%,效果良好。该研究可为机采棉静电清杂应用提供参考。     

番茄果实热导率测试装置参数实

微热探针法测试热导率系统已被广泛应用于食品材料热导率的测试中.但是,由于实验条件或实验设备的限制,基于理想的线热源瞬态模型测量原理得到的结果会产生某些测试误差.针对测试误差,从探针输入电压、加热时间和样品的径向尺寸等装置操作参数的选择着手,通过实验,得到装置系统测定中输入电压的最佳值为2.5～6.5V、加热时间最佳值为20～50s.最后通过实际测试,得到了番茄果实在不同成熟阶段的热导率变化规律.