耕作土壤地表不平度的分形特性

利用激光式不平度测试仪测定犁耕耕地、圆盘耙耙地和驱动耙耙地地表的不平度，测定沿着3个方向进行，即平行、倾斜和垂直方向。通过对各种分形计算方法进行比较，对每一种地表不平度的RMS高度和分形维数进行了分析。结果表明：RMS高度和各种地表的相关性不如分形维数明显，而且两者间存在一定的关系。最后提出利用地表不平度指数可以较好地表征随机地面的特性，地表不平度指数越大，地表不平度越大。     

犁耕土壤表面的三维分形插值重构

利用非接触式激光地面不平度仪测量三维犁耕地面不平度,采用不同的剔除率,对剔除后的犁耕地面不平度数据进行了三维分形插值重构,使用统计特性参数及分形特性参数对原始测量的犁耕地面不平度与插值重构后的犁耕地面不平度进行对比分析。研究结果表明:在剔除率小于80%的前提下,使用三维分形插值方法可重构出三维犁耕土壤表面,真实表达了原始的三维犁耕表面;并可得出犁耕土壤不平度的纵向无标度区间为459 mm,横向无标度区间为23 mm。这对三维犁耕地面不平度的最小测量间距提供了理论依据,为三维犁耕地面不平度重构提供了实用方法。     

基于田间地面不平度测试装置的激光传感器标定

为提高农田地面不平度的测试效率,解决测试中田间杂草或作物根茬对不平度测试结果产生的影响及地面不平度数据难以与由其引起的农业机械动态响应数据实时对应等问题,设计开发了一种田间地面不平度测试装置。该装置通过激光传感器来测取地面的不平度数据,因而激光传感器的测试精确性直接影响不平度测试的准确性。为此,结合已开发的田间地面不平度测试装置的结构特点,提出了采用分段拟合标定传感器的方法。经检验,该方法提高了激光传感器在相应测试范围的准确性。田间试验表明,标定的激光传感器能够满足田间地面不平度的测试需求。     

吊杯式移栽机作业时地表不平度的测量分析

为了研究吊杯式移栽机作业时所栽植土壤的地表不平度,采用超声波测距传感器,对吊杯式移栽机作业时的土壤表面不平度进行了测量分析。将超声波测距传感器垂直于地面安装到移栽机上,连续测量地表高低的变化,采用Lab VIEW编程控制超声波传感器的参数设定,由NI USB-6343 X系列数据采集卡采集数据,并可实时显示和存储在笔记本电脑上。计算分析所测数据,得出了试验田地土壤表面不平度的一些参数值,即地表不平度的RMS高度、轮廓微观不平度的平均间距和分形维数,为研究土壤特性对吊杯式移栽机性能的影响提供了一定的基础数据。     

土壤表面分形表征效果对比

分形是研究土壤表面不平度的有效方法,选择合适的分形维数计算方法是准确表征表面轮廓的关键。利用W〖CD*2〗M理论分形曲线对常用于计算表面轮廓分形维数的4种方法进行评价,结果显示均方根法在表征分形维数介于1.2~1.6的表面轮廓时精度最高;均方根法在表征实测土壤表面时的适应性强,无标度区间宽。根据表面轮廓的均方差与区间尺度呈比例的性质改进了均方根法,理论轮廓曲线的计算结果显示其精度明显提高,为准确描述土壤表面的复杂特性提供了一种有效的方法。     

耕作土壤地表三维形貌测量装置设计与试验研究

耕作土壤地表不平度对拖拉机悬挂机组作业质量与作业效率有着重要的影响。为实现准确、高效的测量耕作土壤地表不平度,利用激光位移传感器设计了一套非接触式耕作土壤地表三维形貌测量装置,可获得区域内耕作地表的三维形貌图,并计算出地表不平度。该测量装置主要包括运动测试台、控制箱和基于Lab VIEW软件的数据采集系统,测量范围为1m×1m,空间分辨率为0. 001mm,距离分辨率为1mm。实验表明:测量装置的均方根误差为0. 017mm,表明该测量装置能够准确、高效地测量耕作土壤地表三维形貌,为后续耕作土壤地表三维形貌的理论分析与耕作土壤地表不平度评价提供了有效的支持。     

土壤-耕作部件相互作用有限元分析研究进展

阐述了作为土壤-耕作部件接触系统研究中应用较多的理论分析方法—有限元法在分析土壤-耕作部件相互作用问题中的研究进展情况。同时,指出了当前研究所存在的问题,并对以后应用有限元法研究土壤-耕作部件相互作用问题进行了展望。     

保护性耕作对土壤理化性质的影响分析

1前言保护耕地就是保护生态环境,同时也是保护人类自身。实施保护性耕作技术对改善生态环境、促进农业可持续发展起到了积极的作用。保护性耕作技术在松山区进行了三年,经过对试验区内不同技术模式下土壤理化性质进行了动态观测和分析,整理了部分数据,试图为保护性耕作这项先进的农业耕作技术,在实践中不断规范化、制度化以及为周边地区的推广应用,提供一些土壤学方面的参数和理论依据。2实验区地理位置及自然条件试验区地处赤峰市东南部,松山区五三镇境内,属燕山丘陵区。气候特征为半干旱大陆性季风气候,年降雨量在380mm左右,主要集中在7、…     

余弦波形不平度激励下车架响应有限元计算

本文对崎岖山区道路的路面不平度进行了抽象,以余弦波形作为车架的不平度作为输入激励,在利用ANSYS软件构建了某一型号车架的有限元模型基础上,对车架进行了模态分析,得到了车架的固有频率和振型,为车架抗耦合提供了理论支撑;并利用模态分析结果,将抽象后的余弦波形不平度作为路面激励进行了车架响应计算,得出了车架动态响应,包括车架应力随频率的关系和车架位移随频率的关系。     

耕作力学研究中的土壤结构表现与评价

南京地区农地耕作层土壤显示2种土壤结构形态:机械耕作以及生物学特征的土壤结构表现。前者表现为可分离的较大尺度土垡,且土垡影响到作物根系的生长;后者表现为生物孔洞的存在。将涵盖所有尺度的土壤粒子构成的耕层土壤空间拓扑关系定义为土壤"广义结构",从而使耕作研究超出于土壤结构的农业与化学框架。耕作影响到土壤的广义结构,进而影响到不同尺度下生物系统的繁殖、生长与活动。     

基于激光反射的土壤表面粗糙度测量装置设计与试验

为了实时获取土壤表面粗糙度数据,设计了一种基于激光三角测距原理的土壤表面粗糙度专用测量装置.采用激光扫描测距仪测量微位移,其精度高、响应速度快,测距分辨力高达0.1 mm,显著提高了土壤表面粗糙度的测量精度;借助于光电编码盘和螺杆组合实现高精度扫描定位;PDA作为上位机,农田环境下具有方便携带,大容量存储数据和智能化实时处理功能等优点.     

基于分形理论的土壤粗糙指数与孔隙率映射规律研究

为建立土壤表层孔隙率与表面粗糙程度之间的关系,提出了一种采用立体表面积对土壤表面粗糙性状进行覆盖的分形分析方法.该方法结合地面激光扫描仪快速测得的地表原始不平度数据,可直接测定出土壤表面分维值D∈[2,3).为进一步探讨地表粗糙的细节信息,将立体表面积法引入到多重分形分析中,计算了各多重分形的谱参数.分析结果表明,单一分形维数Dl、Dr,多重分形谱参数α｜fmax、△α均能够有效地反映地表粗糙程度,在忽略耕作方式影响的前提下,α｜fmax与表层土壤孔隙率的线性相关性最高(R2=0.7014).因此利用土壤表层粗糙程度的分形参数进行土壤表层孔隙率的预测是可行的.     

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。     

正转旋耕土壤破碎情况的研究

测量了不同工况下的正转旋耕机耕作后土壤的质量百分比，获得了对应的土壤破碎的分形维数。结果表明：耕后地表土块尺寸的分布是一种分形，此分形维数可作为评估旋耕碎土质量的一项重要指标。     

土壤表面粗糙度检测方法研究

土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,与土壤本身水分入渗速率、地表径流及土壤侵蚀等密切相关。土壤表面粗糙度直接影响农作物种植、灌溉、收成等,是当前农业发展急需解决的关键问题之一。精细平整的土地,能大幅地节约灌溉用水,提高肥料的利用率和抑制杂草的生长,达到低成本、高收益的目的。为此,在广泛阅读国内外相关文献的基础,主要介绍5种当前主流的土壤表面粗糙度检测方法及其应用情况。通过对检测数据获取、检测时间、检测分辨率、检测精度和土壤微地形的表征情况等指标进行对比,得出当前各种土壤表面粗糙度检测方法的研究现状与存在问题。最后总结其未来发展方向,为对该领域的进一步研究提供参考依据。     

粗糙度对风力机翼型气动性能影响的数值预测

采用二维不可压缩N-S方程和SST k-ω湍流模型研究了风力机翼型DU 95-W-180在粗糙表面时的空气动力学性能,在整个翼型表面均匀分布不同高度的粗糙带时,得到了该翼型的升力和阻力特性曲线,以及最敏感的粗糙度;同时,研究了在翼型压力面和吸力面的不同位置布置粗糙带时,粗糙带位置对翼型的升力和阻力特性的影响,通过分析得到了该翼型对粗糙带的最敏感位置,并进一步分析了翼型两个敏感位置的粗糙度对翼型升力特性、阻力特性和升阻比的影响.