基于全通滤波网络的土壤含水率传感器的设计

作     者：蔡坤 徐兴 岳学军 洪添胜 黄双萍 CAI Kun;XU Xing;YUE Xue-jun;HONG Tian-sheng;HUANG Shuang-ping

作者机构：华南农业大学南方农业机械与装备关键技术教育部重点实验室国家柑橘产业体系机械研究室华南农业大学工程学院广州510642 

基　　金：省部产学研结合项目(2011B090400359) 国家星火计划项目(2012GA780043) 广东省自然科学基金项目(S2012010009856)资助 

出 版 物：《科学技术与工程》 (Science Technology and Engineering)

年 卷 期：2014年第22卷第22期

页      码：7-13页

摘      要：土壤水是土壤的三大组成物质之一,对植物生长起着十分重要的作用。通过对土壤含水率的实时监测,可以动态掌握土壤墒情,对于农业生产中的节水灌溉具有重要意义。设计了一种基于全通滤波网络的土壤含水率传感器。该传感器包含电极、超高频正弦波振荡器、全通滤波网络、相位补偿电路和信号相位差检测电路5个部分。传感器电极以电容的形式接入全通滤波网络,含水率不同的土壤其介电常数也不同,并导致电极电容发生变化,进而使得全通滤波网络的相频特性发生显著变化。传感器通过感知这种变化确定土壤含水率。为了使得全通滤波网络对电极电容变化的反应最灵敏,通过分析全通滤波网络相频特性函数,建立了寻找最优电阻阻值R1的目标函数。通过对该目标函数的求解得到了R1的最优值为11.25Ω。试验表明,传感器预测土壤质量含水率平均预测误差为1.51%,最大预测误差为4.71%。

主 题 词：全通滤波网络 土壤含水率 传感器 相频特性 

学科分类：082802[082802] 08[工学] 0828[工学-建筑类] 09[农学] 0815[工学-矿业类] 0903[农学-动物生产类] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1671-1815.2014.22.002

馆 藏 号：203166291...