利用电容法测量滑板与土壤间充气层的厚度

介绍了一种滑板土壤问充气层厚度的测量方法——电容法的系统组成和工作原理,并对系统标定结果和测量结果进行了初步分析。     

利用充气法减小推土铲工作阻力的试验研究

利用充气法减小推土铲工作阻力的试验研究张淑敏诸葛茜赵奕推土机在土壤含水量较高的工况下工作时，会出现推土阻力急剧增加的现象。究其原因，是因为土壤含水量较高，会使推土铲铲面粘土现象严重，使得土壤沿铲表面的粘附摩擦阻力大大增加。为了减小这种粘附摩擦阻力，...     

模型铲刀表面的法向压力及其土壤粘附

采用模型试验法，利用模型铲刀和小型压力传感器对模型铲刀表面的法向压力分布规律及土壤流动、粘附情况进行了试验研究，拟合出模型铲刀表面法向压力的回归方程。研究结果表明，法向压力在模型铲刀表面呈二次曲面分布，在模型铲刀的中部取得最大值。法向压力的变化引起土壤变形区域的含水量发生改变，导致土壤粘附主要发生在模型铲刀的上部和下部。     

基于电容法的稻谷含水率检测

为快速准确测量稻谷含水率,设计了一种单一平面电容传感器探头,并应用电容数字转换芯片AD7150设计转换电路.传感器探头将稻谷含水率转换成电容,转换电路将电容模拟量转换成数字量,经单片机处理后获得稻谷含水率.对传感器进行了标定试验和温度特性试验,结果表明稻谷含水率在8％ ～ 23％的范围里,含水率预测误差为±0.8％;温度在12 ～33℃范围内,稻谷含水率为12.86％时,温度漂移量为0.2％/℃.     

电容法粮食物料含水率与介电常数关系研究

粮食物料含水率是影响其介电特性的主要因素,电容法是通过粮食的介电特性来测定含水率的间接方法.试验采用圆筒式电容传感器,研究了3种粮食物料含水率与其相对介电常数的关系.试验表明,含水率与相对介电常数之间有较好的线性相关性,可以建立两者之间的数学模型.同时,不M种粮食物料的关系模型不同,相关性程度也有差异.需要建立含水率与介电常数、容积密度及环境因素等多参数之间的关系模型,才能提高电容法检测的精确度.     

基于Arduino的土壤机械阻力连续测量系统设计

土壤机械阻力既关系到农作物的产量,又关系到农业机械的作业性能和能量消耗。为了实现土壤机械阻力的连续测量,开发设计了一套由“S”型力传感器、GPS模块、超声波测距模块、Arduino控制器、LCD显示模块和SD卡模块组成的系统。通过Arduino程序控制,使“S”型力传感器测量的土壤机械阻力,GPS模块测得位置信息及耕地速度,超声波测距模块测得的耕地深度存储到SD卡模块中。该系统通过Proteus仿真和硬件实物的搭接验证了系统的可行性、准确性。该系统的测量过程和方法与精准农业实时、连续测量土壤机械阻力的要求相吻合。      

基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析

针对接触式土壤水分传感器存在对土体破坏大及使用安装、更换困难等问题,设计了一种基于电容法的非接触式土壤水分传感器。借助网络矢量分析仪对传感器环形探头在不同介电常数的有机溶液中进行测量,确定了传感器环形探头电容变化范围为7.08~22.75 p F。选取11种不同电容值高频瓷片分别与102 n H的绕线电感进行并联谐振试验,得到的测试结果与仿真结果的决定系数达到了0.98,检测电路的测量精度能够满足传感器的设计要求。以北京地区粘壤土作为测试样本,对传感器输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数达到了0.995 9,系统的稳态与动态性能均能满足土壤水分的检测要求。通过试验分析了温度对传感器输出的影响,将传感器输出结果与温度进行线性拟合,决定系数达到了0.987 9。进一步提出了能量指数Ka,通过试验的方式确定了传感器的纵向影响范围为10 cm,横向影响范围为5 cm。最后对比试验表明,所设计的土壤非接触式水分传感器与国外同类产品性能相当,能够满足土壤非接触式测量的要求,但具有更高的性价比,为同类产品的国产化奠定了基础。     

高压电力电缆故障点的查找：介绍电容放电击穿法

在电气安装工程施工中，对电力电缆的故障点，一般很难准确地查找出来。长期以来，很多施工单位在电力电缆施工时，电缆头的制作，往往是一次制作一根电缆的一个头，经试验合格后，方可制作另一个头或中间头，若二头或三头（指有中间接头）一次制作，万一试验不合格，是哪...     

免耕法对土壤影响的研究分析

阐述了免耕技术的研究现状，对不同耕作方式对土壤影响进行了对比研究，并对比传统耕作分析了免耕法的经济、社会、生态效益。     

土壤高速切削变形与破坏的研究

用高速摄影技术研究了土壤在高速切削下的变形与破坏规律,给出了应变、变形形式、变形范围、变形超前量、开裂形式和走向诸参数与速度的关系。     

覆盖作物与耕作法对土壤性质的影响

冬季种植覆盖作物结合免耕法构成的保护性耕作法,在冬春季土壤休闲时期可提高土壤含水率,抑制土壤风蚀,回收土壤残留氮素;在夏季作物栽培时期仍可提高土壤的含水率,抑制土壤有机质下降,提高土壤生物活性,改善土壤团粒结构,起到土壤保护作用。     

耕作土壤沟形测量系统设计与试验

针对耕作部件作业后土壤表面沟形特征参数测量困难,以及传统测量方法存在测量效率、误差难以兼顾的问题,设计了一种基于激光三角法的耕作土壤沟形测量系统。该系统包括便携式硬件结构和交互式软件系统,硬件结构主要由X/Y轴电动导轨、激光测距传感器、旋转编码器、便携式计算机、水平仪和型材支架组成;基于LabView构建的交互式软件可根据运动控制器和旋转编码器信号对X/Y轴电动导轨实现高精度扫描定位,交互式界面实时显示沟宽、沟深及沟形断面轮廓曲线,获取的点云数据通过空间插值和曲面拟合算法得到沟形三维数字化模型。精度测量试验和田间应用试验结果表明:直径方向测量的平均绝对误差为0. 59 mm,厚度方向测量的平均绝对误差为0. 02 mm;与图像检测法对比,系统测量误差最大降低2. 1%,同时随着沟形断面采样次数增加测量值趋于稳定,测量误差呈指数函数下降;与田间人工测量相比,该系统测量相对误差最大为5. 86%,平均相对误差为3. 37%,能够满足农田土壤耕后沟形自动化测量的需要。     

轮胎在水田分层土壤中正压力的形成与分析

基于水田分层土壤的平板挤压力与下陷深度之间的关系,详细分析了作用于轮齿上的正应力随运动状态及结构参数变化的分布特性及正压力的形成过程,得到了正压力和剪切力的解析式。结果表明,滑转率的增加将导致作用于轮齿顶部最大正压力的减小和最大正压力位置角的前移、轮齿驱动面上正压力的增大及正压力位置角的前移。速度临界角对作用于轮齿上的正压力有很大影响。     

四端法土壤电导率传感器恒流源设计与试验

土壤信息对于指导农业生产有着极为重要的作用,土壤电导率反映了土壤含水量、盐分、粘粒含量和类型等土壤信息,准确获取土壤电导率对于实现农业精细化生产意义重大。在各种土壤电导率测量方法中,四端法因其成本低、精度高、测量快速和操作简便而大量应用于实际测量;恒流源是四端法测量仪器的重要组成部分,其性能直接决定着测量仪器的精度以及测量范围。本文对比了3种恒流源对测量仪器测量性能的影响,发现采用Howland恒流源的四端法测量仪器高电导率测量能力强而低电导率测量范围较小,测量精度最高;采用改进型Howland恒流源的四端法测量仪器低电导率测量范围有所扩大,测量精度良好;采用基于差动放大器的恒流源的电导率仪低电导率测量范围最大,高电导率测量范围较优,测量精度良好。     

土壤脱水过程中结构与含水率间的定量关系

基于9种土壤脱水过程中土壤密度和含水率的跟踪实测数据,揭示了脱水过程中地表土壤密度随时间的变化过程,分析了土壤结构与含水率之间的定量关系。结果表明,土壤脱水过程中,土壤密度与含水率之间存在着较密切的二次函数相关关系;当含水率在某值以上时,土壤密度随含水率降低逐渐增大,而在此含水率值以下时,土壤密度随含水率降低而减小,但减小的幅度要小于增大的幅度,即灌水和脱水过程的综合作用结果是使土壤密度增大。     

基于细化法的土壤孔隙骨架提取算法研究

为可视化土壤孔隙的空间分布和拓扑结构,进一步理解土壤功能和生态过程,以自定义的规则结构和土壤孔隙结构为应用对象,进行了土壤孔隙骨架提取算法的研究,并验证细化法和距离变换法2种算法构建骨架模型的性能。试验结果表明,2种算法的骨架模型构建效果均不受模型类型的影响,其中,距离变换法构建的骨架模型存在体素点缺失和偏移的现象,而细化法提取的孔隙骨架模型结构完整,其平均骨架偏移距离(0. 10 mm)比距离变换法(0. 15 mm)减少了50%,具有良好的拓扑不变性。通过对细化性、连通性和中心性3个指标的综合分析,细化法具有优越的描述土壤孔隙形状及拓扑特征的能力,可为土壤物理结构及水文特性的研究奠定技术基础,为从孔隙尺度理解土壤功能奠定理论基础。     

利用作物冠层叶气温差预报根系层土壤含水率的试验研究

根系是作物吸收水分的重要器官,根系的生长和分布对水分利用起着重要的作用,试验以番茄作为研究对象,于2011年的春夏两季对日光温室番茄的根系活动层内土壤容积含水率与冠层叶-气温差之间的关系进行了研究。结果表明：反映日光温室番茄的冠层叶-气温差与土壤含水率关系的最佳测定时间是13：00～15：00,根据该时段内的数据分析发现,冠层叶-气温差与不同深度范围内的土壤容积含水率成负相关,且与20～30cm土层内的土壤容积含水率相关性最为显著,相关系数为-0．808,通过回归分析,得出冠层叶-气温差（△T）与20～30cm土层内的土壤容积含水率（Sw）两者之间的回归方程为SW=-0．017AT＋0．155,因此可以确定番茄根系的活动层主要分布在土层的20～30cm范围内。     

基于振动的土壤挖掘阻力与耗能特性试验研究

为了研究振动频率、振动方向等参数对振动式土壤挖掘降阻特性和耗能特性的影响,设计开发了振动式土壤挖掘阻力试验台。经理论分析、计算确定了振动挖掘机构运动参数。在土壤平均相对湿度为27%、平均土壤坚实度为2.2MPa条件的室内土槽系统中,在挖掘深度150mm、前进速度0.15~1.00m/s、振动频率2~20Hz的因素条件下,利用该试验台开展了土壤振动挖掘阻力和耗能特性试验研究。结果表明,振动式土壤挖掘能够有效降低工作阻力,其降阻率先随着振动频率增大而增大,在2~20Hz频率段,前后方向振动和垂向振动振幅分别为13mm和10mm时,其最大降阻率分别可达到21%和25%。降阻率在10~14Hz后增长速度变缓,表明该区间处于土壤的自振频率区间。前后方向振动下土壤挖掘降阻率和振动速度与前进速度的比值有关,当振动速度小于前进速度时,降阻率比较小,随着振动频率增加而缓慢增大;当振动速度大于前进速度后,在对应的频率点其降阻率会迅速上升,之后增长速度逐渐变缓。由于需要额外激振能量输入,两种振动方向的强迫振动式土壤挖掘综合耗能并不减少,在振动频率低于10Hz下,耗能比范围在1~1.07,但超过10Hz后,耗能比会随着振动频率增大以较快速度增加。振幅的增大能够使土壤挖掘阻力获得一定的降低,但同时振动挖掘耗能有较大的增加。     

面向车载式测量的土壤含水量与电导率复合传感器设计

基于介电方法设计了符合车载测量要求的四环电极结构土壤含水量与电导率复合传感器。分别在NaCl电导率溶液、含水土样和混合土样中进行标定试验分析,结果证实了复合传感器的可行性。通过分析混合土样中含水量和电导率与传感器输出信号之间的相关性,分别建立土壤含水量与电导率的统计预测模型。