任意结构形状的电容传感器原理和数学模型

在木材工业中,木材含水率检测应用的单一平面电容传感器都是采用大量实验或近似数学模型实现检测的,难以控制和分析误差。鉴于此,并根据木材的介电常数与其含水率存在着一一对应的关系,该文研究了用于测量介电常数、具有任意几何结构形状的电容传感器。利用静电场及静电场中的导体和电介质的性质等相关理论,在电极和被测物处于任意几何结构形状和任意空间相对位置的状态下,建立了测量介电常数的电容传感器的精确数学模型。以经典物理学中已知结果的球形电容传感器为算例,得到了与传统电磁场理论中完全一样的结果,验证了所建立数学模型的正确性。      

单一平面电容传感器数学模型的数值解法

单一平面电容传感器是用来测量木材含水率的高精度仪器,属于具有任意结构形状的电容传 感器的特例。为研究单一平面传感器数学模型的数值解法,以一种设定了具体尺寸的单一平面电容传感器为例,利用数值分析的一个数值方法——差分离散格式,对笔者前期建立 的任意结构形状的电容传感器的偏微分方程数学模型构造了便于计算和研究的离散近似模型。利用该近似模型对单一平面电容传感器的工作状况进行分析,得到了木材介电常数与传感器电容值的关系。      

函数链神经网络在电容水分传感器非线性校正中的应用

首先介绍了解决电容水分传感器非线性函数链神经网络原理和建模方法,并以玉米水分测量为例进行仿真试验,从而证明了该非线性校正方法的可行性和有效性。     

土壤养分速测的土样采集方法

测土配方施肥技术是国家级的科研推广项目,是农民节本增收的有效途径,镇赉农业技术推广中心开展此项测试和推广工作已经两年了。做为基层的化验室工作人员,通过两年来的工作经验积累,我们发现在土壤和作物测试工作中,一般地说,采样误差常比现场操作误差、试剂误差,食品误差等偏     

速测麦种生活力

用红墨水或(红四氮唑)染色法测定麦种生活力，简便、快速。具体方法是：随机取麦种100粒，浸于清水中90-100min，待种子充分吸胀后沥去水分，用刀片沿小麦胚部中线纵切成两半，取带胚的一半浸于5％红墨水溶液(1份红墨水加19份清水摇匀即成)中，以淹没种子为度，染色15-20min，倒去红墨水溶液，     

利用边缘电场的电容式谷物水分传感器的研究

研制一种利用边缘电场的新型谷物水分传感器。利用主动屏蔽极板从敏感区域聚集电场,以减小杂散电容对传感器测量精度的影响,从而提高了传感器的灵敏度。采用2 MHz左右的振荡器作为测量电路,通过测量振荡器的频率测量被动极板与测量极板之间谷物的介电常数,从而得到谷物的含水率。有限元法分析表明,主动屏蔽极板的采用提高了传感器测量精度和灵敏度。现场及实验室实验结果表明:传感器测量含水率的误差为±1%;测量温度范围0~80℃;传感器安装方便,不需要对干燥机进行较大的结构调整。     

β-受体激动剂速测技术研究

β－受体激动剂非法用于畜牧业生产中会通过食物链在人体组织中吸收并蓄积,极大地危害人们的身体健康。本文综述了国内外β－受体激动剂速测技术的最新研究进展。     

农产品农药残留速测技术的应用

介绍了农产品农药残留速测技术应用的必要性和可行性,并通过对农药残留速测技术的适用性试验,提出此项技术值得广泛应用。     

FDS土壤水分传感器的两步标定法

在有机溶液、砂土和基质(泥炭、蛭石、珍珠岩质量比4.5:4.5:1.0)中对基于频域(FD)原理的FDS系列水分传感器进行了测试,并根据实验结果对其阻抗特性、一致性和测量精度进行了分析。传感器的标定工作分2步进行,首先利用有机溶液建立传感器输出电压信号V与介电常数ε的关系,然后通过Topp公式间接得出传感器输出信号与土壤含水率之间的关系。在砂土和基质中的实验结果表明,采用两步标定法标定后,FDS系列传感器测量得到的砂土和基质含水率与烘干法得到的含水率的相关系数分别为0.90和0.95,其输出电压与ML2型传感器输出电压的相关系数>0.99,表明该标定方法能够满足测量精度要求。     

9种介电类水分传感器对风沙土含水率的测定精度及校准模型比较

【目的】比较不同水分传感器对风沙土含水率的测定精度,并建立校准模型,为旱区农业水土资源的高效利用提供理论依据。【方法】以METER、Acclima和Truebners三大制造商生产的9种介电类水分传感器为对象,以典型风沙土为供试土壤,通过室内校准试验比较各种传感器对土壤含水率的测定精度,评估其在风沙土上的适用范围、准确度、精密度及其影响因素,并构建不同传感器测定风沙土含水率的校准模型,比较不同校准模型的精度。【结果】（1）默认模型下,与其他传感器相比,MAS-1和EC-5的测定精度较高,其均方根误差（RMSE）分别为0.020和0.027,平均偏差误差（MBE）分别为0.016和0.024,斜率（k值）分别为0.943 3和0.940 3,决定系数（R²）分别为0.926和0.938。（2）土壤含水率范围影响传感器的测定精度。各传感器在低含水率下的RMSE平均值比中、高含水率分别减小了40.9%和42.6%,MBE平均值减小了61.8%和59.9%,而R²平均值提高了0.7%和11.3%。其中,低含水率时EC-5和TDR-315H的精度较高,而中、高含水率下MAS-1的精度均较高。对于含水率相同的土壤,各传感器的测定结果差异较大,且含水率越高差异越大。（3）与默认模型相比,校准模型的RMSE和MBE平均减小了48.8%和72.6%,纳什系数(NSE)和R²提高了70.7%和4.5%。经模型校准后,5TE和TEROS-12测定精度的增幅最大,而TDR-315H的测定精度相对最高。此外,传感器测定的风沙土含水率默认值与校准值具有较高的拟合精度,通过模型转换可实现对默认值的二次校准。【结论】综合评估测定精度、使用寿命和售价,MAS-1、EC-5和TDR-315H可作为风沙土含水率监测的优先传感器备选,且利用风沙土的校准模型对传感器进行标定十分重要。     

电容式水流泥沙含量传感器自校准技术的研究

采用电容式传感器研究了测量水流泥沙含量的自校准技术。结果表明 ,水流泥沙含量与传感器的输出呈线性 ,可采用实时标定的自校零与自校准技术 ;将传感器与微型计算机结合起来 ,在智能化软件的引导下 ,可自动校正因零位漂移、灵敏度漂移而引入的系统误差和可变误差     

土壤样品风干后对土壤酶活性的影响

土壤酶是一种生物催化剂,参与土壤中的各种生物化学过程,其活性在土壤中的表现在一定程度上反映了土壤生化状况.分别对玉米地和大豆地不同生长时期的风干土壤样品和新鲜土壤样品的脲酶,蔗糖酶和多酚氧化酶活性进行分析测定.结果表明,风干土壤样品与新鲜土壤样品酶活性在多数情况下差异不显著.因此土壤样品风干后进行土壤酶活性分析更加方便...     

边缘电场土壤水分传感技术研究

研究了一种新的用于土壤水分测量的边缘电场平面传感器,设计了平面电容土壤水分传感器的调制检测电路和数据处理系统,通过参数优化可以得到一种能够实现在线测试的土壤水分传感器及检测仪器.试验表明,随着土壤含水量的变化,其传感器的响应有较大的变化,且在低于25%的含水量范围,土壤含水量与被电压之间近似呈线性关系.     

土壤水分剖面实时测量传感器试验研究

该文探讨了一种基于介电原理的、可实时测量土壤水分剖面分布的套筒式结构土壤水分传感器.由于麦克思维尔方程对边缘电磁场分布求解的局限性,研究过程中采用了以下技术路线:①借助于超高频矢量网络分析仪与有机标定液体相结合的办法分析传感器的高频特征参数;②根据获取的高频特征参数优化电路结构设计;③实验室环境下应用不同容积含水率的土样进行相关检验;④进一步分析套筒壁厚的影响;⑤针对一个由三种不同含水率构成的土柱进行穿层试验.试验数据统计分析表明,该传感器归一化频偏指数与土壤容积含水率之间呈线性关系.      

A calibration method of detecting soil water content based on the information-sharing in wireless sensor network

In agricultural production, there is contradiction between the cost and accuracy of detection during the course of acquiring soil water content (θ) online. This conflict is one of the core issues of automatic water-saving irrigation technology in agriculture. At the same time, capacitive soil moisture sensor (CSMS) has received considerable attention, for it can acquire θ with low cost and high precision, and meet the application requirements of wireless sensor network (WSN). But CSMS is vulnerable to the soil temperature (T_s) and salinity (S_s) in the measurement process. Therefore, this study took EC-5 sensor for example to establish water detection calibration models of soil temperature and salinity for single sensor, using Least Squares Support Vector Machines on MatLAB (LS-SVMlab) as the tool. On this basis, we explored the spatial variability of T_s and S_s, and then a method, which could be used to calibrate the output signals of sensors in multi-point network, was proposed based on the information-sharing (T_s or S_s) technology of WSN. Through laboratory experiment, we effectively reduced the impact of soil temperature and salinity on the single sensor. In example analysis, we investigated the detection precision and costs under different information-sharing radiuses (r). And the results indicated that the method we proposed based on the information-sharing technology of WSN could successfully calibrate the influence of soil temperature and salinity on sensors in multi-point network, and it was an efficacious approach to determine the balance between the calibration accuracy of moisture sensor and the investment of agricultural production. For example, while the calibration precision of soil temperature and salinity is respectively 1%, the costs can be reduced by 30%.     

淡水水体中含细菌水样保存时间研究

本文研究了国内外标准对含细菌水样保存时间的规定,4℃和10℃条件下开展了低、中、高3个浓度水样连续24 h条件试验。结果表明,4℃和10℃条件下,24 h内测定细菌总数的结果在统计学意义上无显著性差异;4℃条件下,24 h内中浓度水样细菌总数计数结果在统计学意义上无显著性差异;低浓度和高浓度水样有显著性差异。建议水样的保存时间不宜超过6 h。