土壤含水率 管针式土壤含水率探头设计与影响因素分析.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流土壤含水率 管针式土壤含水率探头设计与影响因素分析.精品文档.土壤含水率 管针式土壤含水率探头设计与影响因素分析 导读：就爱阅读网友为您分享以下“管针式土壤含水率探头设计与影响因素分析”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!增大单调递减，且含水率引起信号电压比的差异较50MHz和100MHz下更加明显，说明150MHz是一个对含水率敏感的频率。而在300MHz和500MHz下没有发现明显的信号电压比与土壤质量含水率的关系 。 3.2 mw土壤质量含水率，%g/cm3土壤容重，T土壤温度，模型的验证 为了检验式（1）的准确性及适用性，将3.

2、1节建模 中未用的70组数据代入式（1）中，计算信号电压比，并与实际测量值进行比较，结果如图9所示 。 图8Fig8 3 温度45、容重1.1g/cm时，不同质量 含水率下信号源频率对信号电压比的影响Influenceofsignalsourcefrequencyonvoltageratioanddifferentmoisturecontentsofsoilattemperatureof45，bulkdensityof1.1g/cm3 图9Fig9 信号电压比计算值与实际测量值的比较Calculatedvoltageratiosvsmeasuredones 3 3.1 模型建立、比较和验证 模

3、型的建立和比较 计算的与实测的信号电压比由图9可以看出， 的坐标点紧密地分布在45线的两侧，绝对误差为0.1660.159，平均绝对误差为0.0432。说明在已知土壤样品温度、容重和质量含水率的条件下，可由式（1）比较准确地计算出信号电压比。3.3 土壤含水率的预测 依据1.1节方法另制备7个质量含水率（2.58%、5.59%、7.89%、9.72%、14.20%、18.08%、21.43%）下不同容重的样品60份。随机测量这些样品在1050间任意3或4个温度下的信号电压比。应用牛顿迭代法和Matlab2010b软件（Mathworks公司，美国）根据式（1）编写依据温度、容重和信号电压比计算

4、土壤质量含水率的程序，并将计算含水率和实际含水率进行比较，比较结果如图10所示 。 根据信号电压比与土壤含水率、温度、容重的关 100、150MHz下均系，应用DesignExpert软件，对50、 匀选取的161组实验数据进行三元二次回归，并进行方差分析，结果如表2所示。 表2 50、100、150MHz下所建模型的方差分析结果esultsofanalysisonvariancesformodels at50，100，150MHz 频率/MHz 50100150 决定系数2 0.86060.70340.8496 平均误差0.0019890.0013820.004291 显著项数（P0.01）

5、 546 Tab2 2 由表2可知，虽然50MHz下所建模型的最大，但是其显著项数少于150MHz下，这使得模型中 150MHz下有可能丢失了一些有用的信息。此外， 具有最大的信号电压比范围（0.10.9），优于50MHz和100MHz的0.51和00.5。说明150MHz下土壤介电特性变化灵敏。 150MHz是较佳的信号源。该综上比较认为， 频率下所建的信号电压比与温度、容重、质量含水率的数学模型为 v=3.0790.011T3.6070.0685mw+ 4.36610 3 图10Fig10 土壤质量含水率计算值与实际值的比较Calculatedmoisturecontentvsmeasur

6、ed valueofsoilsamples T+1.86810 4 Tmw+ （1） 图10说明，土壤质量含水率的实测值与计算值比较均匀地分布在45线的两侧。与实测含水率相比，计算含水率的绝对误差在3.440%4.039%之间，平均误差为1.237%。说明此方法能较好地预测土壤的质量含水率。 8.540103mw+2.955105T2+ 1.4892+1.253103m2w 式中 信号电压比v 4结束语 的信号电压比与实际电压比的绝对误差范围为0.1660.159，平均绝对误差为0.0432；根据已知的信号电压比、温度和容重计算的土壤质量含水率与实际土壤质量含水率的绝对误差范围为3.440%4

7、.039%，平均绝对误差为1.237%。本文研发的管针式土壤含水率传感器具有操作简单、土壤质量含水率检测精度较高的优点，具有良好的研发前景。此外，其成本低廉、结构简单、探头形状规则，有望工业化生产。进一步研究其他主要因素对该探头测量结果的综合影响，将对开发更精确的便捷式土壤含水率检测仪具有重要的作用。 文 献 设计了一种管针式土壤质量含水率探头。以杨凌地区的塿土为对象，在实验室条件下，该探头测量 3 土壤容重绝对误差为0.1290.016g/cm。土壤质量含水率、土壤容重和温度以及信号源的频率均 对管针式探头上探针端的信号电压与信号源输出电 100、压的比值有明显的影响。对建立的50、150MHz下，信号电压比与土壤质量含水率、温度和150MHz所土壤容重的数学模型的方差分析说明， 建模型优于50MHz和100MHz的数学模型，其决定 2 系数=0.8496。验证结果表明，依据该模型计算