水田土壤圆锥指数测量间距合适值的确定研究

采用静载式水田土壤承压仪对不同地区水田土壤进行试验,经分析计算,求得水田土壤圆锥指数测量间距的合适值,可在保证较高的数值精度前提下减少测量采样的工作量,以准确描述不同田块的土壤强度。     

基于嵌入式力学传感器的圆锥指数仪设计与试验

为消除在测量过程中因圆锥杆受被测材料摩擦力所产生的测量误差,改进了圆锥指数仪设计,将微型力学传感器嵌入到圆锥杆下端,实现了对土壤和青贮玉米饲料压实度的精确测量.试验结果表明,测量2种土壤压实度过程中,原有圆锥指数测量方法因圆锥杆受摩擦力作用所产生的测量误差可忽略不计.而在青贮玉米饲料压实度测量过程中,2种不同紧实度样本中圆锥杆受摩擦力约占压力传感器测量值32.56％和34.05％,当圆锥头不受阻力时,嵌入式力学传感器测量值为零,而压力传感器测量值约为110 N和280 N,表明原有测量结果存在较大误差.     

滚珠丝杠传动的土壤圆锥指数仪设计

设计了一种应用滚珠丝杠传动、直流电动机驱动的恒速(30 mm/s)土壤圆锥指数测量装置.将电动机驱动滚珠丝杠传动方式应用于土壤参数测量装置,具有较高的运行控制精度和机械传动效率.在机电一体化设计方面,研制的专用微控制器既负责协调土壤坚实度信息与纵向行进深度动态信息的实时获取和运行状态监控,又同时与GPS模块和PDA连接.充分利用PDA提供的软硬件资源,可实现农田数据的大容量存储和智能化信息处理.田间试验表明,该仪器具有较高的可靠性和实用性.     

土壤圆锥指数的关联维数

通过对土壤圆锥指数的时空变异序列重新构造ｍ维相空间Ｒ＾ｍ，根据关联函数的定义，计算出土壤圆锥指数的关联维数，其结果将为进一步认识土壤特性的混沌现象提供新的概念和途径。     

水田土壤圆锥指数测取方法探讨

水田土壤圆锥指数测取方法探讨罗哲，喻凡，宁素俭，周淑辉自４０年代美国ＷＥＳ提出以圆锥指数作为衡量土壤强度参数以来，因其使用仪器简单、测取方便而被大量应用于判断车辆的通过性等方面。在采用经验法建立水田拖拉机驱动轮牵引性能预测公式中，对能否以固定深度内的...     

沼泽地土壤圆锥指数和剪切强度的试验研究

采用ＳＹ－１水田静载承压仪和ＤＴＣ－３６土壤动态三轴测试仪测取了大庆沼泽地区两种典型土壤的圆锥指数和剪切强度,建立了圆锥指数与贯人深度关系的数学模型,分析了含水量对剪切强度的影响及该地区车辆通过性差的原因,为研制开发适于该地区行驶的新型车辆提供了依据。     

冲击原理在土壤压实测量技术中的应用

土壤压实是农业中的一般现象,指土壤颗粒之间的小孔丢失,从而引起空气与水不能自由流通.研究土壤压实最主要的是土壤压实程度的测量.土壤压实测量技术的好坏直接影响了土壤压实的测量结果.介绍了冲击原理,并对现有的土壤压实测量技术进行分析研究,提出了基于冲击原理的土壤压实测量技术.对冲击式土壤压实测量技术进行研究,建立了冲击杆——土壤系统的模型,为土壤压实的测量另辟蹊径,使土壤压实测量技术更加完备.     

冲击原理在土壤压实测量技术中的应用

土壤压实是农业中的一般现象,指土壤颗粒之间的小孔丢失,从而引起空气与水不能自由流通.研究土壤压实最主要的是土壤压实程度的测量.土壤压实测量技术的好坏直接影响了土壤压实的测量结果.本文介绍了冲击原理,并对现有的土壤压实测量技术进行分析研究,提出了基于冲击原理的土壤压实测量技术.对冲击式土壤压实测量技术进行研究,建立了冲击...     

基于圆锥指数评估车辆机动性能综述

我国未来陆军转型的目标为全域机动作战,这要求陆军装备在各种不同的土壤条件下具有良好的机动性能,并且要对土壤的强度进行快速的评估。而美军广泛使用的圆锥指数能够快速地获得土壤的强度值。本文回顾了美军应用圆锥指数判断车辆机动性能的发展过程,对于我未来陆军装备的设计及使用具有参考价值。     

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。     

基于非匀速修正圆锥指数的土层厚度测量方法

为快速获取土层厚度信息,提出利用土壤机械阻力判别土壤层次结构,设计了一种能够自动记录土壤机械阻力、测量深度、加速度等参数的便携式圆锥仪,在加速度补偿修正非匀速误差的基础上,利用圆锥指数,基于包络检波和Hilbert瞬时振幅特征值聚类算法实现土层结构及土层厚度信息的精细获取。仿真试验和实地测量对比分析结果表明,对于土层物理特性差异明显的土体结构,该方法能有效获取土层厚度信息,相对误差不超过10%,本研究可为耕层厚度的测量提供有效的方法。     

土壤成分与特性参数光谱快速检测方法及传感技术

近红外光谱技术在分析土壤成分含量以及理化特性参数方面获得了良好的预测精度.人工神经网络、遗传算法、小波变换和支持向量机等现代数据处理算法的应用,最大限度消除了光谱外界干扰、提取了光谱有效信息,使得土壤特性参数预测分析模型更准确、稳定.在进行土壤参数原位实时光谱检测时,如何消除土壤含水率、土壤粒度等的影响,还需要技术突破.开发便携式或车载式农田土壤光谱实时分析仪,是促进精细农业实践的重要措施,已开发的车载式土壤在线光谱仪可以实现多个土壤参数的分析,并达到了相当高的精度.进一步开发多功能土壤在线检测系统,利用土壤介电特性或机械特性与光谱特性测量结果相互补偿与校正以消除误差并提高测量精度,是未来的发展方向之一.光声光谱、激光诱导击穿光谱和太赫兹光谱技术等现代光谱分析方法在土壤成分与特性参数分析方面表现出很强的能力,开展基础研究,揭示这些光谱技术在不同土壤类型、不同土壤成分条件下的吸收特征参数,是未来的研究方向.     

基于驻波率原理的土壤含水率测量方法

提出了一种基于驻波率原理的土壤含水率测量方法，介绍了其工作原理和使用范围（主要分析土质对其测量结果的影响），并将其与目前广泛使用的TDR及FD两种测量方法进行性能对比，从而得出SWR土壤含水率测量方法是一种高性能的测量方法。     

高精度土壤温度原位测量系统

为分析土壤温度对地层水热参数的影响,以热电偶为测温传感器,设计了单片机控制的高精度土温测量系统.从硬件、软件曲线拟合算法等方面进行了研究,温度采集采用电桥法,并用最小二乘法对采样值与温度进行分段拟合,描绘出采样值与温度关系曲线,对测量误差进行了修正和补偿.结果表明:系统的实验测量绝对误差低于0.02℃.     

圆锥指数仪贯入沙土试验的离散元法模拟

利用离散元法对圆锥指数仪贯入沙土的试验进行了数值模拟研究.贯入试验与数值模拟结果所揭示的现象相吻合,即圆锥侧壁上的土壤摩擦阻力对总贯入阻力影响微小.离散元数值模拟结果显示,贯入圆锥锥尖部位的颗粒力链为强力链,颗粒的速度数值较大但方向杂乱,其他位置颗粒几乎静止;圆锥指数仪的贯入阻力随贯入深度增加而显著增大;土槽侧壁的正压...     

线区域尺度土壤水分实时测量方法研究

提出了一种线区域尺度的土壤水分测量方法,设计了基于频域振荡法实时检测植物根区尺度土壤水分信息的传感系统。系统由土壤水分传感器、PVC套管、电动机牵引系统以及控制器组成,控制器控制电动机牵引传感器在套管中往复运动,可以实时获取240 cm长度上的土壤体积含水率信息。土壤水分传感器的动态响应时间为32 ms,稳定性测试结果的标准差为0.006 1 V,与时域反射(TDR)土壤水分传感器测量结果的相关性决定系数达到0.989,满足区域性土壤水分实时检测的要求。野外试验证明:当传感系统埋设深度为30 cm时,与相距10 cm平行埋设的BD-Ⅲ型土壤水分传感器(精度为±2%)测量结果的均方误差小于0.5%,能够测量到因降水导致的土壤水分变化,验证了系统的有效性。     

基于色彩运算和混沌粒子群滤波的土壤粗糙度测算

采用插入参考刻度板读取土壤高度信息是一种简单易行的土壤粗糙度测量方法。针对人工读取效率低、基于图像的计算机读取精度受农田环境光照的影响和土壤表面异物(如杂草、植被)影响的问题,提出了一种简化参考刻度板的图像获取和全自动图像处理的粗糙度测算方法,该方法在利用色彩运算和阈值分割消除杂草和阴影影响的基础上,进行土壤边界提取和比例尺的计算,进而获得土壤粗糙度。为了提高方法的自动化程度和鲁棒性,阈值分割采用混沌粒子群优化滤波实现。实验表明,结合色彩运算和混沌粒子群优化的土壤粗糙度测算方法降低了对拍摄环境的要求,能快速高效地计算土壤粗糙度,所提取的土壤轮廓线高度误差控制在0.5 cm以下,所得均方根高度误差在5%以内,相关长度的计算误差在1%以内,满足了土壤粗糙度实时在线测算的要求。