基于驻波原理的无接触土壤含水率测量方法的研究

我国是一个缺水的农业大国,实现精细灌溉是节约水资源的有效途径,而精确地测量土壤体积含水率是实现精细灌溉的重要保障之一.为此,提出了一种基于驻波率原理的土壤含水率测量的新方法-无接触式测量方法,介绍了其工作原理,研究出了无接触式土壤水分传感器的结构.用烘干法进行对比试验,从而得出SWR无接触式土壤含水率测量方法是一种高性能的测量方法.     

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。     

应用时域反射仪测定非饱和土壤水力传导度

利用垂直土柱上渗法测定非饱和土壤水力传导度,其可靠性和精度难以保证。针对这一问题,应用瞬时剖面法的原理,利用时域反射仪自动、连续监测多点土壤含水率的优点,对非饱和土壤水力传导度的测量方法进行了改进,并与以往的实验方法进行了对比。改进后的方法不仅简化了计算,而且提高了实验精度。     

测量土壤水分特征曲线的复合传感器设

为了直接获取土壤水特征曲线,在一种商品化微型张力计的基础上,设计了一种同步测量土壤水吸力与容积含水率的复合传感器.将张力计中的一段金属保护套管作为天线,利用其辐射阻抗随着土壤含水率变化的规律来测量土壤容积含水率.在实验室环境下,利用3种不同质地土样(砂土、砂壤土、粘壤土)对复合传感器进行了试验,并与经典土壤水特征曲线测量方法(压力锅法结合砂箱法)获得的数据进行了比较.结果表明,复合传感器在3种土壤样品上获得的水分特征曲线的均方根误差均小于0.05,与标准方法所获得的结果具有较好的一致性.     

测量土壤质量含水率的体积置换方法

提出了一种直接测量土壤质量含水率的方法,达到传统干燥称重法同等的效果。该方法将任意待测土样置于已知体积的容器中并将容器注满水,由已经测量得到的湿润土壤的质量、容器中盛满水后土样与水的总质量、假设已知的土壤颗粒密度和水密度,计算得到土壤质量含水率。给出了相应的测量方法、测量过程、土壤含水率计算过程。采用4种土壤,配制成10%、15%、20%、25%、30%的初始土壤体积含水率。用提出的体积置换法测得土壤质量含水率后,再将土样干燥,得到传统干燥法测量的土壤质量含水率。将两种方法测量的结果进行比较,说明所提方法的可行性。结果表明提出的方法较传统干燥8 h后称质量法测量的含水率高2.4%~2.7%。而传统方法延长干燥时间后,测量得到的含水率约增加1%~3%。表明所提方法测量过程优于传统方法。     

基于驻波率原理的森林枯落物和土壤含水率测量方法

枯落物含水率测定在森林水文学、碳循环、林火蔓延以及火险等级评估等研究中具有重要作用。本文提出了一种基于驻波率(SWR)原理的森林枯落物含水率测量方法,所设计的SWR水分传感器具有复用双环式探头结构,可分时测量枯落物或土壤的含水率和电导率。实验结果表明,传感器输出电压与半分解、全分解枯落物和土壤含水率呈现良好的线性关系。与商品化TDR水分传感器相比,SWR传感器测量枯落物和土壤含水率的平均绝对误差较小,且在厚度小于10 cm的枯落物含水率测量以及测量成本方面具有明显优势。在对枯落物含水率进行长期原位测定时,SWR传感器可通过测量电导率判断半分解的枯落物是否随时间推移而完全分解,以便及时调整传感器水分测量的标定曲线,最大程度降低因枯落物成分改变对传感器测量精度造成的影响,为准确测量森林地表枯落物含水率奠定基础。     

利用电容法测量滑板与土壤间充气层的厚

介绍了一种滑板土壤间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。     

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。     

基于驻波原理的锥式林区土壤含水率仪设计与性能分析

为了提高现有土壤含水率传感器在林区的测量性能及可使用性,在优化传感器结构的基础上,设计了一种基于驻波原理的锥式林区土壤含水率仪,其锥角30°、探头直径20 mm、探头长度150 mm。实验结果表明:传感器横向测量范围为10 cm、纵向测量范围为18 cm,输出线性拟合决定系数在0.96以上。静动态特性分析表明,传感器测量范围为零到粘壤性土壤饱和含水率,测量精度为3%,稳定性标准差0.49%,超调量为0.48%,过渡时间0.582 s。通过与TDR(TRIME-HD2型传感器、德国)进行对比,测量结果线性拟合决定系数在0.97以上,两者测量性能相当,表明所设计的传感器能够达到实际使用的要求。本文设计的土壤含水率仪性价比更高,更适用于林区土壤含水率测量,使用更为便捷。     

基于微波频时域变换的土壤灌溉湿润锋检测技术

为有效解决传统TDR系统在确定土壤湿润锋位置时带宽小、上升沿时间长、分层界面位置测量误差大等问题,本文在研究TDR阻抗测量的基础上,利用微波频域、时域变换理论提出了一种基于便携式矢量网络分析仪的土壤湿润峰测量方法。利用ADS仿真分析验证了TDR波形重新建模方法,证明了不同阻抗交界面检测的可靠性。通过油水交界面、2层不同含水率土壤干湿交界面、3层不同含水率土壤干湿交界面位置的测量,与传统TDR方法测得的结果进行对比,结果表明基于便携式矢量网络分析仪建立的微波阻抗反射信号转换模型在实际应用中具有很好的准确性,可为土壤分布式含水率的测定提供理论借鉴。     

灌溉对蔬菜品质影响的研究现状及发展趋势

随着社会经济的快速发展和生活水平的日益改善,人们更加重视蔬菜产品品质的提高和无公害生产.蔬菜品质不仅受遗传特性的影响,还受外界环境因素的影响,其中灌溉水是影响蔬菜品质的重要因素之一.从灌溉水的供给量、水分亏缺程度、灌水方式及灌水水质等4个方面入手,分析灌溉对蔬菜产品品质影响的研究动态和进展,并简要讨论了灌溉水调控蔬菜品质的未来发展趋势.     

基于膜上开沟方式的穴苗移栽机设计

针对膜上穴苗移栽机存在的效率低以及膜上覆土不实的问题,提出了一种膜上开沟栽植的新方法。同时,利用三维设计软件设计了移栽机的整机结构,介绍了移栽机的工作原理,并对关键部件结构与参数进行了设计,实现了膜上移栽机的高效移栽和膜上覆土,旨在为高效膜上移栽机的下一步研究提供参考。     

湿地植物生长对水流特性影响的实验研究

针对云南滇池高原湖泊湿地植物生长种类,采用水槽实验,进行了三种流量、三种不同生长期植物的植物带前、中、后断面沿程流速和垂线流速分布的实验,通过水槽实验研究,分析了植物生长对水流结构影响机理。实验研究表明:①种植物时,植物带前各断面流速比无植物时都有一定的减小,植物对水流有明显的阻滞作用。植物带段过流流速沿程逐渐增加,在一定距离后达到最大值;同一流量条件下,随植物的生长,对水流的阻滞作用越明显,流速变化越大。植物大小一定时,流量越大,植物中流速达到最大值的距离越长。②植物段水流垂线流速分布与明渠恒定流垂线流速分布规律有所不同,植物底部流速比明渠恒定流要小,水面流速比明渠恒定流要大;植物带后水流流态恢复到明渠恒定流流态需要一定的距离。     

缓冲材料厚度对鸡蛋冲击特性的影响研究

就缓冲材料的厚度对鸡蛋跌落冲击特性的影响进行试验,找出各因素与碰撞参数之间的变化规律.通过分析试验数据,建立回归方程,并对回归方程进行曲线拟合,结果表明缓冲材料的厚度对冲击力峰值和碰撞时间影响极显著.     

饲料粉碎机的锤片自磨刃可行性研究

针对锤片式粉碎机锤片棱角磨损后生产效率和质量下降的问题,应用传统的渗碳或碳氮共渗的工艺,结合局部保护的方法,使锤片在横断面上产生硬度差,从而达到其自磨刃的目的,提高粉碎机的工作性能。同时,从粉碎机的工作特点、磨损机理及锤片自磨刃工艺等3个方面对其可行性做出分析。     

耕地细碎化对农业机械化的影响研究

农村家庭承包责任制的实行以来,以一家一户的小规模经营形式是农业生产的主要制度特征,随着耕地的减少,耕地细碎化程度越来越高,农户作为农业机械化的投资主体,必然受其影响.本文基于以往的研究和经验,设置变量构建模型进行定量研究,分析了耕地细碎化给农业机械化发展带来的影响,对政策制订具有启示意义.     

挤压参数对血粉EBMPOP影响规律的研究

探讨了挤压机模孔直径、螺杆转速、螺杆螺距和含水率等挤压系统参数对蛋白质消化率的影响规律。试验结果表明,膨化机模孔直径为15mm、螺杆转速为225r／min、螺杆螺距为32mm、血粉的含水率为21％时．膨化血粉蛋白质消化率较高。     

碳纤维对PTFE工程塑料性能的影响研究

研究了不同碳纤维填料比例对聚四氟乙烯（PTFE）耐磨性、摩擦系数、表面硬度、冲击韧度等性能的影响。结果表明：添加碳纤维使PTFE的耐磨性大大提高,摩擦系数增大,表面硬度增大,但冲击韧度大降低。     

秸秆还田对北方稻田甲烷排放的影响研究

秸秆还田可促进农作物增产,但同时会造成农田温室气体排放增加。通过田间试验,研究不同秸秆还田量与施氮量下稻田CH4的排放规律,探讨在保证水稻产量的前提下有效减少稻田CH4排放的施肥方式,为我国农田温室气体减排研究提供资料。     

南方葡萄预冷冷藏保鲜技术研究与推广

葡萄产后保鲜与管理是葡萄生产的重要节,也是提高葡萄生产经济效益的重要技术措施。通过对湖南产红地球葡萄品种的冷藏保鲜试验表明,适当的贮藏方法,南方葡萄亦可以保存相当长的时间。但南方普遍采用的机械冷库冷藏方式,冷藏前的库体消毒适宜SO2熏蒸法,而对葡萄消毒宜采用亚硫酸盐消毒。