附加電阻法高頻電容土壤水分測試技術研究.pdf

1、隨著工農業(yè)經濟的迅速發(fā)展，水資源危機成為越來越嚴重的問題，而且已經影響到人們的生活質量，成為制約社會進步和經濟發(fā)展的重要因素。據統(tǒng)計，2007年全國用水量為5819億m3，其中，農業(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)境補水為105億m3，占1.8％。節(jié)約用水、尤其是農業(yè)節(jié)水灌溉對于進一步提升水資源的可持續(xù)利用和我國可持續(xù)經濟社會發(fā)展具有現實意義。農業(yè)

2、節(jié)水灌溉需要快速測量土壤水分含量，因此，土壤水分含量檢測具有十分重要的長遠戰(zhàn)略性意義。 目前土壤水分檢測方法主要有以下幾種：卡爾菲斯法、重量法、張力計法、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驗室應用；有的性能雖好，但是價格昂貴。而電容法檢測土壤水分含量的優(yōu)點是顯而易見的，如低成本、容易構建、動態(tài)范圍寬等。所以，基于電容傳感器的土壤水分測試方法在廣大的農村推廣應

3、用是可行的。 電容土壤水分傳感器是依據土壤中不同成分介電常數的巨大差異而實現的，因此可構建基于土壤介電特性的電容傳感器來測量土壤水分含量。土壤水分含量的變化引起傳感器電容的改變，當傳感器電容確定之后，土壤水分含量也得到確定。根據土壤的介電特性，土壤電容傳感器除了本身的有效電容外，還存在一定的介質損耗，相當于電阻損耗。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，通過數學計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下求解土壤電容傳感器的電容值，進而得到土壤水分含量快速測試的新型方法?；谏鲜鲈?，作者研制了測量土壤水分的平行板電容傳感器，開發(fā)了一套單片機控制的基于附加電阻的高頻電容土壤水分信號采集處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)操作方便，響應快，測試數據直接在顯示器上顯示，結果準確。同時該