太阳能土壤水分监测仪的研制.pdf

摘要 太阳能土壤水分监测仪的研制 。 摘要 我国水资源紧缺，人均水资源占有率低，同时我国又是农业大国，农业用水 。占全国用水的70％，农田灌溉耗水占农业用水90％，所以国家必须大力提倡合理 灌溉和精量灌溉，这样不但有利于节约水资源，同时又能够提高农作物的产量和 品质，‘改善生态环境。要节约水资源，首先要对农田的土壤水分状态实时监测。 开发一种节能，低碳环保，灵敏度高，性能稳定，适用性广的土壤水分实时监测 仪，是实现合理灌溉，精量灌溉的基础和技术保证。本论文主要开展的工作如下： (1)通过查阅大量文献，对国内外土壤水分测量方法的优缺点进行了比较分 析，利用高频电场理论设计制作了土壤水分传感器，并对土壤水分传感器的最佳 工作频率进行了研究，最后选用50MHz高频信号作为该监测系统的信号源，该信 号源的工作电压为5V。 (2)设计制作了信号采集，调理以及显示电路。被测土壤水分数据通过液晶 显示，同时系统可以实时存储监测到的土壤水分数据。 (3)用重庆地区的黄壤和紫色土，分别对系统进行标定。不同含水率条件下， 系统测得的电压值与含水率呈线性关系，通过MATL忸拟合出黄壤与紫色土含水 ’率的数学模型，将其代入MPL～B中烧写于单片机内。该系统可用于监测重庆地 区黄壤与紫色土的土壤水分变化。 (4)系统采用太阳能电池间接供电。通过太阳能电池管理电路给锂电池充电， 并利用高效的升压或降压模块达到系统所需要的5v稳定直流电压。系统能实现对 锂电池电压进行监控，当供电锂电池电压值低于阈值，切换另一块电池进行供电， 并对该电池充电，以确保充分利用太阳能。 (5)利用该监测仪在室内和野外环境下，对系统的测量误差，稳定性，可靠 性进行了实验研究，实验结果表明该系统对黄壤土壤水分测量的最大相对误差 ·9．8％，对紫色土的土壤水分测量的最大相对误差为9．7％，通过对系统稳定性测定 表明该系统测试数据稳定可靠，满足测量要求。系统具有轻便，便于携带，低成 本，低功耗的特点，达到设计目的。 关键词：土壤含水率太阳能高频电场实时监测 AbStraCt ill waterisloWthe allknowCKnashowsa wateritscapita Aswe shortage per of s锄e isa usea面culn砌water time，ollrC0uIl仃y1arge4鲥culn砌coun仃y，me for accouIltedfor70 ofthetotalwater wateraccouIlted perc朗t cons哪ption，i玎igation tllereasonable stateh觞to adV0cate irrig撕0n 90％of water．Some s仃0ngly a鲥cultural tosaVe吐le also us r髓0urCes，but willnot Water and i而gation．