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基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统

发布时间:2020-12-03 05:55
  土壤酸碱度是土壤的重要参数之一,直接影响植物的生长发育。论文设计了一种土壤pH值实时检测系统,并针对土壤pH值测量过程中受土壤含水率和温度影响大的问题,设计了相应的补偿方案。论文综合分析土壤pH值、含水率以及温度的测量方法与原理,结合测量精度、实时性和便捷性,选择出最适合本文的方法。根据不同的测量方法设计对应的检测模块电路,通过合理分布电路和分时供电消除模块间的电磁干扰,结合硬件需求和兼容性设计采集电路,构成完整的硬件系统。配合硬件系统设计了一套软件程序,实现数据采集、显示、存储及通讯等功能。同时,利用最小二乘法对土壤pH值和土壤含水率、温度的测量结果进行线性分析,得到补偿模型,以此模型设计算法补偿土壤pH值的测量误差。针对硬件系统的性能,设计了一系列试验,包括标定对比试验、稳定性试验、水分阈值试验和误差补偿试验。试验结果表明,与市场产品ZD-18型土壤酸度计、HYSWR-ARC-12V型土壤含水率传感器、水银温度计对比研究得出,3项指标线性拟合决定系数均达到0.99以上,证明本系统性能与成型产品相当;为了确保土壤pH值测量在自然环境下的适用性,同时探索了其使用过程中土壤含水率的阈值与... 

【文章来源】:北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:80 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于含水率与温度补偿的土壤pH值在线实时检测系统


图2.1滴定法示意图??Figure?2.1?Schematic?of?titration?method??

试纸,离子敏感膜,电极法


方法的基础上,更为先进的光纤pH值检测法问世。上,通过检测指示剂的光吸收或反射变化来确定被类似,关键技术是将指示剂固定在光纤的一端上,溶液pH值,而不是肉眼观察比对。这类方法适用件有一定的要求。??术的快速发展,很多高新技术也引入了光纤pH值体共振、模式滤光检测等,这些技术在检测过程中便携性(陈鑫、顾铮,2011)。??感场效应管电极法??效应管电极法(丨SFET)是上世纪70年代,由学者H值测量方法(Bergveld,1970)。这种方法的原理离子敏感的薄膜,在测量时,离子敏感膜与被测溶电势,然后根据Nemst方程建立此电势转与特定度。当离子敏感膜的敏感对象为H?+时,离子敏感

示意图,锑电极,探针,示意图


早期玻璃电极和甘汞电极体积较大,一般用于例如污水pH值测量等固定测量的??情况,经过几十年的技术发展,目前常用的基于玻璃电极法的pH测量仪器己经将玻??璃电极和参比电极集成至一个探头中,如图2.3所示。??目前的技术工艺己经基本解决了旧式玻璃电极测量法的传输误差、干扰误差大的??问题,但是玻璃电极还存在其他问题。探头比较脆弱,难以用于恶劣环境测量;而在??玻璃电极测量后,表面残留的化学物质易形成隔绝层,严重影响电极的测量精度,所??以需要频繁清理探头。??k?I..:....:.??图2.3玻璃电极实物图??Figure?2.3?Glass?electrode??2.1.2.5金属电极法??金属电极法中使用最为广泛的是锑-氧化锑电极(简称锑电极),因此以锑电极为??例介绍金属电极法。??锑电极由高纯度电解锑的反应电极和参比电极两部分组成,如图2.4所示。??1?K ̄?A?E\?—^?2??/?!?j/??1:参比电极?2:锑-氧化锑电极??图2.4锑电极探针示意图??Figure?2.4?Schematic?of?electrode?probe??锑(Sb)在空气中性状稳定,其难溶于水,但会和水起微量化学反应。锑电极与??被测溶液接触后,会在其表面形成一层氧化锑(Sb203)薄膜,Sb与Sb203之间会形??成电位差,其大小取决于Sb203的浓度,而Sb203的浓度又与被测溶液中的H+浓度相??11??

【参考文献】:
期刊论文
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博士论文
[1]热探针方法测量土壤水热特性的改进研究[D]. 温敏敏.中国农业大学 2018
[2]铱氧化物pH电极制备、响应机理及其应用研究[D]. 黄菲菲.北京科技大学 2016

硕士论文
[1]土壤多参数复合传感器的研究与系统开发[D]. 李宁.北京林业大学 2016



本文编号:2896095

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