坡度传感器的设计与研究

本文向读者介绍一种新型的坡度传感器。作者根据在农机试验中往往需对拖拉机及农机具的作业坡度进行测量的要求,研制了一种基于动力学及电阻应变理论,结构简单、安装测量方便的坡度传感器。用之可以测量机具工作时的横向或纵向坡度。这种传感器其测量坡度上限为30°,下限为1°,非线性误差较小,灵敏度足够。为农机具作业坡度的测量提供了一个可靠、易行的信号传感装置。     

甘肃旱地黄土含水量与土壤电阻关系研究

基于土壤湿度电阻法测量基本原理,设计了一种通过直接测量土壤电阻获得土壤含水量的测量装置,对甘肃旱地黄土土壤含水量与土壤电阻关系进行试验研究,揭示了黄土土壤含水量与土壤电阻关系的基本变化规律,通过对实测值进行拟合得到黄土土壤含水量与土壤电阻关系的数学模型。结果表明:在土壤质量含水量w≥8.5%时,土壤电阻值与土壤含水量的关系稳定且重复精度高;当w<8.5%时,随着土壤含水量的减小,土壤电阻值急剧增加。     

鲜茧茧层含水率与干壳量快速测量研究

鲜茧茧层含水率和干壳量是蚕茧品质检测中的两个重要指标,为了快速测量鲜茧的茧层含水率和干壳量,研究了一种集称质量、水分检测、数据采集存储、实时计算与显示等功能于一体的鲜茧茧层含水率和干壳量快速测量装置.该装置将水分检测传感器和质量传感器结合,信号采集处理系统自动采集传感器检测数据,并实时计算处理数据,测量得到的茧层含水率和干壳量实时显示.该装置结构简单,操作方便,智能化程度高,成本低.经试验表明,该测量装置能够快速无损检测出鲜茧茧层含水率和干壳量,准确度高,水分检测误差小于0.98%,干壳量检测误差小于2.2%.实际检测过程中不破坏鲜茧,达到了无损快速检测目的.     

基于TDT 原理的土壤含水量测量系统研究

针对现行在线式土壤含水量测量方法的不足,依据新型TDT型土壤含水量传感器,设计土壤含水率实时测量系统,分析系统测量结果,得出传感器的敏感部位位于上部的结论,给出传感器埋置的建议.该系统具有结构简单,操作便捷,不受含盐量影响,便于实现土壤含水量网络化测量的特点.     

车载行进式农田土壤压实度实时测量系统

基于应变片测力原理研制了一种新型嵌入式土壤压实度传感器和车载行进式农田土壤压实度实时测量系统。该系统将微型压力传感器嵌入到锥体前部,直接测量行进过程中锥头受到的土壤阻力,简化了测量结构,提高了系统的复合度。以超低功耗MSP430单片机作为内核的数据采集器实现了多路模拟信号的测量,2个串口分别用于与上位机的通讯和GPS信号的接收,采用PDA作为数据处理、存储以及显示终端。传感器实验室标定结果表明,嵌入式土壤压实度传感器输出电压与标准载荷具有良好的线性关系。田间试验结果表明,车载行进式农田土壤压实度实时测量系统工作稳定,土壤压实度测量结果与GPS信息融合效果良好,系统能够快速获取农田土壤压实度及其空间变异信息。     

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.      

棉花回潮率测量方法发展现状

分析了现有棉花回潮率测量方法的原理及特点,综述了微波式、红外线式、CCD式、电容式与电阻式等几种棉花回潮率测量方法的应用现状,并根据棉花收购站运棉车内籽棉回潮率的测量要求,确定电阻式测量方法适合测量运棉车内籽棉的回潮率,同时对运棉车内籽棉回潮率测量装置的发展趋势进行了展望。     

土壤含水率对近红外传感器标定模型的响应研究

为提高近红外传感器测量的准确度,进一步理解不同标定模型对土壤含水率测量精度的影响。利用土壤表面的近红外反射光强来预测土壤含水率,通过归一化处理将反射光强转化为相对吸收深度和相对反射率,采用2种标定方法,分别建立土壤含水率与相对吸收深度之间及土壤含水率与相对反射率之间的线性模型与非线性模型。选取我国东北地区的黑土进行标定,并用独立的试验数据对模型进行检验。结果表明,吸收深度法的线性和非线性模型的预测值和实测值符合度较好。反射率法的线性模型和非线性模型对土壤的含水率预测均方根误差(RMSE)分别为2.89%和2.95%,相对吸收深度法非线性模型的RMSE值明显大于其他3种模型,预测准确度最低。说明不同标定方法会影响土壤含水率的预测结果。4种模型的预测精度能够满足测量要求。     

活性对电导法测量木材含水率的影响

电导法测量木材含水率是最简便的测定法，但其精度较低。本文采用直流电桥和交流电桥对活性程度不同的木材直流电阻和交流阻抗进行测量。指出了木材细胞的活性程度对其电阻和阻抗有明显的影响，在相同含水率下，活木和死木的电阻和阻抗也有很大差异。并通过植物的电路模型探讨了活性度对木材含水率测量的影响机理，为改进电导式木材含水率测量仪提供了理论依据。     

基于传输线理论的土壤水分传感器的性能试验

介绍了一种根据土壤介电常数和传输线理论来测量土壤含水量的新型土壤水分传感器。传感器采用四针不等长结构，从探针结构、土壤种类、土壤容重和盐分等几个方面对该传感器的工作特性进行试验研究，结果表明该传感器输出稳定、线性度好，适应大多数土壤类型的测量。     

土壤水分在根渗灌条件下的动态变化规律研究

对根渗灌新型节水灌溉技术水分动态变化进行研究,利用Watch Dog 2800水分测试仪的水分传感器SM100进行监测,材料采用直径25 cm的根渗管。分析灌水过程中和停灌后土壤水分动态变化和规律。通过大田试验,结果表明:在根渗灌条件下,水分是以线源入渗土壤,在渗灌速率为87.86 L/(h.m),灌水时间为100 min时湿润锋径向移动速率远小于垂向移动速率,移动过程呈椭圆形分布扩散。根据不同模型拟合的土壤湿润锋的动态变化,认为二次多项式模型的拟合程度较好。     

基于热红外辐射特征的土壤水分含量估算模型研究

利用便携式傅里叶变换红外光谱辐射仪(102F),通过室内条件下对不同含水量的土壤样本进行发射率光谱测量,阐释土壤水分含量的热红外辐射特征,通过对获取的发射率光谱数据进行微分、差分以及标准比值化变换,建立基于热红外辐射特征的土壤水分含量估算模型。结果表明,在8.0～9.5μm波段随土壤含水量的增加,土壤热红外发射率不同程度地增加,而且发射率光谱曲线在8.0～9.5μm波段变得平直,reststrahlen吸收特征相对减弱;在11.0～14.0μm波段随土壤含水量的增加,土壤热红外发射率不同程度地减小,而且在12.7μm附近存在一个吸收谷,其吸收的深度大致随土壤水分的增加而增加。通过对发射率光谱数据的微分、差分以及标准化比值处理变换,运用统计单相关分析方法确定了诊断土壤水分含量的敏感波段为8.237μm,对敏感范围8.194～8.279μm输出均值进行标准化比值处理作为自变量,提出水分诊断指数的概念,建立了土壤水分含量和水分诊断指数的对数统计模型。     

青海环湖地区草原土壤含水量及富集规律

【目的】研究青海环湖地区草原土壤水分运移与富集规律、土壤水分剖面分布模型、水分循环与水分平衡,揭示该地区土壤水库蓄水特点、土壤干层及其恢复条件,为该地区土壤水资源及草原植被保护、土壤水库建设和草原生态环境的可持续发展提供科学依据。【方法】利用轻型人力钻连续4年采取600多个土壤样品,采用烘干称重法测定土壤含水量。采用双环入渗法原位测定土壤入渗率,采用激光粒度仪分析土壤粒度,采用负压计原位测定土壤吸力。【结果】青海环湖地区的土壤剖面水分分布较为稳定,不论旱季还是雨季,约65%的水分富集在0-0.4 m土层中,0.6 m以下土层水分严重不足。该地区土壤吸力为0.17-0.42 MPa,土壤田间持水量为20%左右。0-0.4 m土层含水量一般为23%,大于田间持水量（20%）,故存在约3%的重力水;土层0.6 m以下含水量仅约为6.5%。该地区0.6 m以下土层一般发育有不同等级的土壤干层,且土层厚度越大干层发育越严重。该地区0.4 m以下土层水分含量与深度之间的关系可以用幂函数模拟描述,模拟函数的增量曲线表明,在2009-2011年降水累积增加约50 mm的条件下,土壤含水量的增加量由0.4 m深度的约5%逐渐降低到0.8 m深度的约3%,0.8 m以下土层水分增加量不足3%。该地区土壤入渗率为1.3-3.0 mm·min^-1,入渗率较高有利于降水向土壤水转化。该地区的土壤质地优良,但0.6 m以下土层含水量已接近或低于粉砂土无效水的含量（5%）。【结论】青海环湖地区气温低、土壤冻结期长,造成该地区土壤水分具有在土壤上部滞留和富集的突出特点。该地区土壤平均厚度不足1.5 m,导致该地区土壤水库的调蓄功能较弱。而土壤水分的上部滞留和富集增强了该地区土壤水库对浅根系草原植被的调蓄功能,并且具有抑制草原荒漠化发生的重要作用。青海环湖地区在2009-2011年降水量增加到400-420 mm的条件下,土壤水分表现出微弱的正平衡,薄土层中的土壤干层消失,而较厚土层中的土壤干层仍然存在。该地区土壤干层恢复速度很缓慢,恢复的水分增加量低于5%。土壤干层的发育和分布深度很小不仅指示出该地区生态系统较为脆弱,而且还指示出该地区不适于发展需水较多的乔木植被。     

晋西黄土区土壤水分空间异质性的地统计学分析

土壤水分的空间分布存在着一定的随机性和结构性特征,而对不同尺度土壤水分空间变异规律的研究是土壤水分研究中的热点问题.该文通过2004—2005年对山西吉县蔡家川小流域不同取样尺度（20 m×20 m、2 m×2 m） 391个样点土壤水分的测定（TDR土壤水分测定法）,使用地统计学方法进行土壤水分的空间异质性分析,以区域化变量理论为基础,以变异函数为主要工具,以克立格法为基本方法进行土壤水分异质性研究.结果表明:研究区土壤水分的理论变异模型为球状模型,20 m×20 m网格取样变程为494.16 m,2 m×2 m网格取样变程为27.4 m,试验区土壤水分的变异属于中等程度的变异;通过克立格插值估计,整个研究区坡面土壤水分平均值为10.94%（0～30 cm）和11.88%(30～60 cm).      

黄土高原半干旱区人工林地土壤水分环境的研究

对黄土高原半干旱丘陵沟壑区主要造林树种林地水分进行了研究。结果表明,该区域不同树种林地土壤含水量很低,接近于凋萎湿度,2002年5月,6 m深土壤平均含水量为5.02%~5.12%,2003年5月为4.65%~6.35%,降水作用仅发生在地表至2 m左右土层内,在1.8~4.0 m有明显的土壤干化现象,含水量保持在凋萎湿度。土壤干层的存在是该区域林地和荒坡土壤水分分布的普遍规律,主要是由特殊的气候条件造成的土壤水分收支长期亏损的积累结果,并非林木生长的必然现象。     

辽东山地森林景观界面土壤水分变异特征研究

为了评价不同森林植被类型水源涵养能力的差异性,采用定位研究的方法,通过布点测试了林下0~30cm土壤水分含量的变化,重点对辽东山地雨季胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林2种森林景观界面土壤水分演化动态进行了研究。结果表明:胡桃楸天然次生林和落叶松纯林2种森林植被类型之间土壤水分含量存在差异性,蓄水能力差异显著。主要表现为:由坡上至坡下依次分布胡桃楸天然次生林与落叶松人工纯林,可划分胡桃楸林、景观界面区、落叶松林3个功能区;景观界面区各土层深度的土壤含水率均明显高于胡桃秋林及落叶松林功能区。沿等高线方向土壤水分变化呈现出先平稳后波动趋势。垂直方向上土壤含水率均呈现随土层深度(0~30cm)增加而降低趋势,可依次分为速变层、渐变层和稳定层3个层次。采用移动窗口法界定雨季期间(8—10月)不同土层深度胡桃楸天然次生林、落叶松人工林景观界面土壤水分影响域范围,得出0~10cm土层土壤水分影响域范围25m,界面类型为渐变型界面;10~20cm土层土壤水分影响域范围20m,界面类型为渐变型界面;20~30cm土层土壤水分影响域范围10m;其中8、10月均为渐变型界面,9月为突变型界面。      

麦收后不同耕作模式对土壤水分的影响

[目的]研究麦收后不同耕作制度和田间管理方式对农田土壤水分的影响。[方法]运用比较法,研究了麦收后小麦高茬旋耕还田模式、高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式3种处理对小麦秋播墒情的影响。通过烘干法,测定3种模式下农田土壤含水量、储水量、耗水量。[结果]3种模式的土壤含水量随土壤深度的增加呈下降趋势,且小麦高茬旋耕还田模式的土壤含水量高于高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式,高茬粉碎秸秆覆盖模式略高于高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式;小麦高茬旋耕还田模式1 m深土壤储水量大于高茬粉碎秸秆覆盖模式和高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式,而高茬粉碎秸秆覆盖模式的土壤储水量大于高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式;3个模式的耗水量均随着土壤深度的增加而增大。[结论]土壤深度为1 m的土壤含水量从大到小依次为小麦高茬旋耕还田模式、高茬粉碎秸秆覆盖模式、高茬粉碎秸秆后播种夏玉米模式。     

黄土高原丘陵沟壑区土壤储水量年变异特征

通过测定飞马河流域阴坡、阳坡、半阴半阳坡、川地不同部位0～180 cm的土壤储水量,分析了土壤储水量的变异特征.结果表明:坡位、坡向不同,土壤储水量差异很大,阴坡沿坡长方向土壤储水量平均增速6.01 mm/m,阳坡沿坡长方向土壤储水量平均增速0.71mm/m;在坡地上修建了水平阶后,沿坡长方向土壤储水量趋于均匀;土壤储水量年变化分为3个阶段,即2～7月土壤储水量变化缓慢.7～9月土壤储水量急剧变化,9～12月土壤储水量变化又趋于缓慢;不同土地利用类型土壤储水量差异明显,随着土层深度的增加土壤储水量变化幅度不断减小.     

黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤水分变化

对黄土高原沟壑区不同种植年限果园土壤深层水分变化进行了研究。结果表明,受降水影响0~2m土层水分变化较大,且0~40 cm4、0~80 cm、80~200 cm三个土层土壤含水量之间的差异达到极显著水平;2 m以下由于没有水分的补给,土壤水分含量趋于稳定,出现了干燥现象。随着种植年限的增加,深层土壤的干燥化现象有增加趋势。     

陕西咸阳苹果林地和农田土壤含水量及土壤干层研究

测量了咸阳庞西村附近苹果林地和玉米地地表以下0-6 m土层的土壤含水量。结果表明,苹果林地土壤含水量从表层向下呈现出高—低—高的变化趋势;10、15龄苹果林地和玉米地冬、春季2、4 m土层土壤含水量分别为14.9%和15.49%、9.96%和10.31%、22.47%和20.68%;15龄苹果林地发育了明显的土壤干层。