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车载式大田土壤电导率在线检测系统设计与试验
被引量：
8
1
作者
梁栋
胡丽娜
+3 位作者
王秀
翟长远
张焱龙
窦汉杰
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期274-285,共12页
现有大田土壤电导率检测装置主要以手持式为主,存在检测效率低、实时性差等问题。基于电流电压四端法原理设计了一种车载式大田土壤电导率在线检测系统,系统主要由恒流信号源电路、信号处理电路、Arduino控制器、GPS定位模块及车载传感...
现有大田土壤电导率检测装置主要以手持式为主,存在检测效率低、实时性差等问题。基于电流电压四端法原理设计了一种车载式大田土壤电导率在线检测系统,系统主要由恒流信号源电路、信号处理电路、Arduino控制器、GPS定位模块及车载传感器等组成,可在线检测大田土壤电导率。通过实验室和大田试验对系统性能进行了验证,试验结果表明,系统具有较好稳定性,动态响应时间约为540 ms,开机预热引起的温漂最大偏差为3.70%,不考虑温差影响下系统检测精度R^(2)为0.7342,消除温差影响后检测精度R^(2)为0.8645~0.9156,均高于商用手持式电导率检测仪,其R^(2)为0.6095;探究了拖拉机振动、传感器插入深度、作业速度和土壤坚实度对系统检测精度的影响,振动状态相对静止状态,检测数据最大误差为10.37%,且误差主要集中在0~10μS/cm范围内;当作业速度不大于5.0 km/h和传感器插入深度大于等于10 cm时,该系统可稳定进行大田土壤电导率在线检测,且检测地块土壤坚实度不应过小,以确保传感器电极与土壤充分接触。该系统可为开展基于土壤电导率在线检测的实时变量施肥技术研究提供技术支撑。
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关键词
大田土壤
电导率
电流电压四端法
在线检测
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职称材料
基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究
被引量：
5
2
作者
杨玮
韩雨
+1 位作者
李民赞
孟超
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S02期395-401,共7页
在电流电压四端法原理基础上,采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号,以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题,改进设计开发了一款基于数字示波器的...
在电流电压四端法原理基础上,采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号,以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题,改进设计开发了一款基于数字示波器的土壤电导率检测系统。农田现场车载式测量实验分为稳定性检测和定点测量两部分。稳定性实验测试下该检测系统能够稳定读取相关数据。农田定点测量实验结合土壤样本采集和实验室实验,得出每个定点测量点土壤电导率测量值和土壤电导率实验室真值(R2=0.7531)。根据实验中拖拉机牵引犁盘抖动导致电极与待测土壤之间形成的两种测量接触面的情况,分析并消除了实验中拖拉机抖动现象对数据结果的影响后,土壤电导率实测数据与实验数据之间的决定系数R2提高到0.8552~0.9066,表明设备能够在排除测量方式等外界因素影响下,测量精度达到较高水平。实验数据对比结果显示,基于数字示波器的车载式土壤电导率仪能够在农田现场进行稳定测量,并且具有较好的性能和准确度。
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关键词
土壤电导率
电流电压四端法
信号发生器
数字示波器
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职称材料
数字信号发生器参数对土壤电导率仪测量结果的影响
3
作者
王懂
杨玮
+2 位作者
孟超
任新建
李民赞
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第S01期336-343,共8页
针对基于电流-电压四端法的车载式土壤电导率测量系统激励源会随着土壤负载的变化而波动,从而影响测量结果的问题,采用波形标准、抗干扰能力强的可调频、调幅数字信号发生器代替普通激励源,通过探究信号发生器不同频率、幅值对实验结果...
针对基于电流-电压四端法的车载式土壤电导率测量系统激励源会随着土壤负载的变化而波动,从而影响测量结果的问题,采用波形标准、抗干扰能力强的可调频、调幅数字信号发生器代替普通激励源,通过探究信号发生器不同频率、幅值对实验结果的影响,进而找到最适合车载式测量系统的频率与幅值。为减少大田复杂环境对实验结果的影响,实验分为实验室探究性实验和大田验证性实验。实验室探究性实验设置5个幅值和20个频率进行实验,通过分析60组样本的6000组实验室数据可知,同频率下幅值越大实验效果越好,最佳幅值为10 V;同幅值下随着频率的增加土壤电导率呈现先增加后减小的抛物线趋势,幅值10 V、频率100 Hz梯度下土壤电导率测量值和参考值决定系数R^(2)达到0.9505,实验效果最佳。大田验证性实验最佳幅值仍为10 V,但由于土壤负载随着电极间距的变大而变大,大田验证性实验最佳频率变为1 kHz,幅值10 V、频率1 kHz梯度下电导率测量值和参考值R;为0.8484,为最佳实验效果。
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关键词
数字信号发生器
频率
幅值
电流
-
电压
四
端
法
土壤电导率
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职称材料
题名
车载式大田土壤电导率在线检测系统设计与试验
被引量：
8
1
作者
梁栋
胡丽娜
王秀
翟长远
张焱龙
窦汉杰
机构
安徽大学电子信息工程学院
北京市农林科学院智能装备技术研究中心
国家农业智能装备工程技术研究中心
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期274-285,共12页
基金
国家重点研发计划项目(2019YFE0125200)
中国科学院战略性先导科技专项(XDA28090108)
河北省重点研发计划项目(21327205D)。
文摘
现有大田土壤电导率检测装置主要以手持式为主,存在检测效率低、实时性差等问题。基于电流电压四端法原理设计了一种车载式大田土壤电导率在线检测系统,系统主要由恒流信号源电路、信号处理电路、Arduino控制器、GPS定位模块及车载传感器等组成,可在线检测大田土壤电导率。通过实验室和大田试验对系统性能进行了验证,试验结果表明,系统具有较好稳定性,动态响应时间约为540 ms,开机预热引起的温漂最大偏差为3.70%,不考虑温差影响下系统检测精度R^(2)为0.7342,消除温差影响后检测精度R^(2)为0.8645~0.9156,均高于商用手持式电导率检测仪,其R^(2)为0.6095;探究了拖拉机振动、传感器插入深度、作业速度和土壤坚实度对系统检测精度的影响,振动状态相对静止状态,检测数据最大误差为10.37%,且误差主要集中在0~10μS/cm范围内;当作业速度不大于5.0 km/h和传感器插入深度大于等于10 cm时,该系统可稳定进行大田土壤电导率在线检测,且检测地块土壤坚实度不应过小,以确保传感器电极与土壤充分接触。该系统可为开展基于土壤电导率在线检测的实时变量施肥技术研究提供技术支撑。
关键词
大田土壤
电导率
电流电压四端法
在线检测
Keywords
field soil
conductivity
currentvoltage four-terminal method
online detection
分类号
S23 [农业科学—农业机械化工程]
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职称材料
题名
基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究
被引量：
5
2
作者
杨玮
韩雨
李民赞
孟超
机构
中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第S02期395-401,共7页
基金
国家自然科学基金项目(31801265)。
文摘
在电流电压四端法原理基础上,采用信号发生器替代恒流源作为激励源来提供振幅更大、稳定性更高的正弦信号,以数字示波器替代电压源进行反馈信号检测从而解决电压有效值转换和AD转换频率较慢的问题,改进设计开发了一款基于数字示波器的土壤电导率检测系统。农田现场车载式测量实验分为稳定性检测和定点测量两部分。稳定性实验测试下该检测系统能够稳定读取相关数据。农田定点测量实验结合土壤样本采集和实验室实验,得出每个定点测量点土壤电导率测量值和土壤电导率实验室真值(R2=0.7531)。根据实验中拖拉机牵引犁盘抖动导致电极与待测土壤之间形成的两种测量接触面的情况,分析并消除了实验中拖拉机抖动现象对数据结果的影响后,土壤电导率实测数据与实验数据之间的决定系数R2提高到0.8552~0.9066,表明设备能够在排除测量方式等外界因素影响下,测量精度达到较高水平。实验数据对比结果显示,基于数字示波器的车载式土壤电导率仪能够在农田现场进行稳定测量,并且具有较好的性能和准确度。
关键词
土壤电导率
电流电压四端法
信号发生器
数字示波器
Keywords
soil conductivity
currentvoltage four-terminal method
signal generator
digital oscilloscope
分类号
S237 [农业科学—农业机械化工程]
在线阅读
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职称材料
题名
数字信号发生器参数对土壤电导率仪测量结果的影响
3
作者
王懂
杨玮
孟超
任新建
李民赞
机构
中国农业大学现代精细农业系统集成研究教育部重点实验室
出处
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第S01期336-343,共8页
基金
国家自然科学基金青年基金项目(31801265)
文摘
针对基于电流-电压四端法的车载式土壤电导率测量系统激励源会随着土壤负载的变化而波动,从而影响测量结果的问题,采用波形标准、抗干扰能力强的可调频、调幅数字信号发生器代替普通激励源,通过探究信号发生器不同频率、幅值对实验结果的影响,进而找到最适合车载式测量系统的频率与幅值。为减少大田复杂环境对实验结果的影响,实验分为实验室探究性实验和大田验证性实验。实验室探究性实验设置5个幅值和20个频率进行实验,通过分析60组样本的6000组实验室数据可知,同频率下幅值越大实验效果越好,最佳幅值为10 V;同幅值下随着频率的增加土壤电导率呈现先增加后减小的抛物线趋势,幅值10 V、频率100 Hz梯度下土壤电导率测量值和参考值决定系数R^(2)达到0.9505,实验效果最佳。大田验证性实验最佳幅值仍为10 V,但由于土壤负载随着电极间距的变大而变大,大田验证性实验最佳频率变为1 kHz,幅值10 V、频率1 kHz梯度下电导率测量值和参考值R;为0.8484,为最佳实验效果。
关键词
数字信号发生器
频率
幅值
电流
-
电压
四
端
法
土壤电导率
Keywords
digital signal generator
frequency
amplitude
current-voltage four-terminal method
soil conductivity
分类号
S152 [农业科学—土壤学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
车载式大田土壤电导率在线检测系统设计与试验
梁栋
胡丽娜
王秀
翟长远
张焱龙
窦汉杰
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
8
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于数字示波器的车载式土壤电导率检测系统研究
杨玮
韩雨
李民赞
孟超
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
5
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
数字信号发生器参数对土壤电导率仪测量结果的影响
王懂
杨玮
孟超
任新建
李民赞
《农业机械学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
0
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职称材料
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