【摘要】：摘要：電子農(nóng)業(yè)和智能農(nóng)業(yè)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向,將電阻層析成像技術(shù)應(yīng)用于電子農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的塊莖無損檢測(cè)是一個(gè)新的研究課題,它具有廣泛的應(yīng)用前景和實(shí)用價(jià)值。 基于電阻成像技術(shù)的塊莖生長狀態(tài)信息檢測(cè)系統(tǒng)的研究成果將為農(nóng)作物如馬鈴薯、番薯、芋和名貴中藥材如人參、天麻等塊莖植物新品種培育、科學(xué)合理種植、提高產(chǎn)量等提供強(qiáng)有力的可視化監(jiān)測(cè)手段和分析工具。對(duì)于塊莖植物的精細(xì)種植而言,可通過對(duì)塊莖生長狀態(tài)信息的抽樣監(jiān)測(cè),甚至還可通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控,做到合理有效地澆水、施肥和病蟲害防治等,這對(duì)低碳經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保與食品安全等具有重大意義。 本論文在電阻層析成像(ERT)技術(shù)的基礎(chǔ)上研究土壤環(huán)境下塊莖電阻成像系統(tǒng)(TERT),分析了陣列電極形狀和電極材料對(duì)系統(tǒng)的影響,探討了相鄰激勵(lì)和相對(duì)激勵(lì)兩種模式下系統(tǒng)激勵(lì)／測(cè)量信號(hào)的選擇,為TERT系統(tǒng)的深入研究和硬件搭建提供了理論依據(jù)。 通過對(duì)土壤多相介質(zhì)環(huán)境的電導(dǎo)特性和馬鈴薯塊莖生長條件的研究,并采用美國METTLED TOLEDO公司生產(chǎn)的S230電導(dǎo)率儀對(duì)土壤多相介質(zhì)和塊莖進(jìn)行了電導(dǎo)率測(cè)量,建立了土壤電導(dǎo)率與土壤含水量的數(shù)學(xué)模型,從而為正問題仿真參數(shù)的設(shè)置和敏感場(chǎng)阻抗模型的建立提供了指導(dǎo)作用。 基于COMSOL軟件對(duì)塊莖電阻成像的正問題進(jìn)行了仿真研究。建立了土壤多相介質(zhì)仿真模型,分析研究物場(chǎng)在不同條件下,如含水量多少、有無塊莖、塊莖的生長階段和塊莖個(gè)數(shù)等參量對(duì)敏感場(chǎng)電學(xué)特性分布的影響。 根據(jù)以上的實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果,得出了敏感場(chǎng)土壤電阻值。研究建立敏感電極、塊莖生長的導(dǎo)電土壤多相介質(zhì)和電流激勵(lì)／測(cè)量所構(gòu)成的交流阻抗模型,分析了輸入／輸出的頻率特性。 本論文的創(chuàng)新和貢獻(xiàn)點(diǎn)主要有：基于土壤多相介質(zhì)環(huán)境和塊莖的電導(dǎo)測(cè)試研究,建立了在適宜馬鈴薯塊莖生長條件下,土壤電導(dǎo)率和土壤含水量之間的數(shù)學(xué)模型關(guān)系式,為后續(xù)的硬件電路和算法的設(shè)計(jì)提供了重要的理論指導(dǎo)。
【圖文】：

阻成像系統(tǒng)中電極及敏感陣列是很重要的部分。作為激勵(lì)統(tǒng)懫集信息的最初的來源，其性能直接影響懫集數(shù)據(jù)的精質(zhì)量。因此，電極陣列的結(jié)構(gòu)、材料對(duì)電阻層析成像系統(tǒng)的選擇。TERT系統(tǒng)，，其電極深埋于地下，土壤對(duì)電極的因素。因此在對(duì)電極設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到以下幾點(diǎn)。要具有比較穩(wěn)定的化學(xué)性能，處于土壤環(huán)境中的陰極反應(yīng)（馬鈴薯）生長的土壤環(huán)境以偏酸性為主，因此電極材料燭特性。材料要具有非常好的導(dǎo)電性能，電極的電導(dǎo)率要遠(yuǎn)高于土極表面是等勢(shì)面。要深埋入土壤環(huán)境中，所以其應(yīng)具有一定的耐磨性。的選擇。電極形狀對(duì)敏感場(chǎng)特性的分布有著重要的影響。常見的電極形狀一般有圓形電極，點(diǎn)電極，方形電極和復(fù)

相對(duì)激勵(lì)/測(cè)量模式，電流從處于直徑兩端的電極注入，建立起了電學(xué)敏感場(chǎng)，對(duì)其余電極對(duì)進(jìn)行測(cè)量，如圖2.4(b)。相對(duì)激勵(lì)測(cè)量模式的選擇通常有兩種方式。(1)選擇與激勵(lì)電極恥鄰的電極作為參考電極，將參考電極與其余的非激勵(lì)電極組成電極對(duì)，依次測(cè)量邊界電壓。然后換下一對(duì)相對(duì)電極最為激勵(lì)電極，切換參考電極，測(cè)量邊界電壓。重復(fù)以上步驟，直到所有的相對(duì)電極對(duì)都做過激勵(lì)源。對(duì)于N個(gè)電極系統(tǒng)，其最終可獲得（N-3) xN/2個(gè)獨(dú)立的測(cè)量值。(2)不選擇參考電極，在非激勵(lì)電極上進(jìn)行測(cè)量，對(duì)N個(gè)電極系統(tǒng)則有（N-4)xN/2個(gè)獨(dú)立的測(cè)量值，如果包括在激勵(lì)電極上的測(cè)量則有（3N-2) xN/8個(gè)測(cè)量值。本課題選用的激勵(lì)/測(cè)量方式是相鄰激勵(lì)模式，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的陣列電極為6層
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S126;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2533736