附加電阻法高頻電容土壤水分測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，水資源危機(jī)成為越來越嚴(yán)重的問題，而且已經(jīng)影響到人們的生活質(zhì)量，成為制約社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年全國(guó)用水量為5819億m3，其中，農(nóng)業(yè)用水為3602億m3，占61.9％；工業(yè)用水為1402億m3，占24，1％；家庭用水為710億m3，占12.2％；生態(tài)與環(huán)境補(bǔ)水為105億m3，占1.8％。節(jié)約用水、尤其是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉對(duì)于進(jìn)一步提升水資源的可持續(xù)利用和我國(guó)可持續(xù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。農(nóng)業(yè)

2、節(jié)水灌溉需要快速測(cè)量土壤水分含量，因此，土壤水分含量檢測(cè)具有十分重要的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略性意義。 目前土壤水分檢測(cè)方法主要有以下幾種：卡爾菲斯法、重量法、張力計(jì)法、中子輻射法、TDR法、FDR法、紅外線遙感法、石膏法、電容法、電阻法和SWR法等。但是這些方法有的只能在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用；有的性能雖好，但是價(jià)格昂貴。而電容法檢測(cè)土壤水分含量的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的，如低成本、容易構(gòu)建、動(dòng)態(tài)范圍寬等。所以，基于電容傳感器的土壤水分測(cè)試方法在廣大的農(nóng)村推廣應(yīng)

3、用是可行的。 電容土壤水分傳感器是依據(jù)土壤中不同成分介電常數(shù)的巨大差異而實(shí)現(xiàn)的，因此可構(gòu)建基于土壤介電特性的電容傳感器來測(cè)量土壤水分含量。土壤水分含量的變化引起傳感器電容的改變，當(dāng)傳感器電容確定之后，土壤水分含量也得到確定。根據(jù)土壤的介電特性，土壤電容傳感器除了本身的有效電容外，還存在一定的介質(zhì)損耗，相當(dāng)于電阻損耗。為了獲得電容土壤水分傳感器的電容分量，通常的方法是減小損耗的影響，但是實(shí)際上這并不能從根本上消除固有的損耗。為此，

4、作者提出了一種基于附加電阻的高頻電容土壤水分傳感器的電容求解方法，通過數(shù)學(xué)計(jì)算精確地求出土壤水分含量。 論文分析了土壤的介電特性，闡述了利用引入附加電阻的方法在高頻信號(hào)下求解土壤電容傳感器的電容值，進(jìn)而得到土壤水分含量快速測(cè)試的新型方法?；谏鲜鲈恚髡哐兄屏藴y(cè)量土壤水分的平行板電容傳感器，開發(fā)了一套單片機(jī)控制的基于附加電阻的高頻電容土壤水分信號(hào)采集處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作方便，響應(yīng)快，測(cè)試數(shù)據(jù)直接在顯示器上顯示，結(jié)果準(zhǔn)確。同時(shí)該