电容式肥液浓度在线检测装置设计与试验

发布时间：2018-05-16 18:07

  本文选题：肥液 + 浓度　； 参考：《昆明理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着水肥资源利用效率低下问题日趋严重,具有精准调节水肥配比等优点的自动灌溉施肥系统受到人们广泛关注,肥液浓度检测是灌溉施肥系统调节水肥配比的关键环节,目前肥液浓度检测存在测量精确度低、无法实时在线检测等问题,本文就以上不足研制了一种电容式肥液浓度在线检测装置,主要研究工作如下:(1)设计了一种同心圆柱环型电容式传感器基于介电常数法,利用肥液的介电特性,设计了一种便于安装在灌溉施肥系统主管道中进行在线检测的同心圆柱环型电容式传感器及其调理电路。(2)在对不同激励信号频率下的电容式传感器进行性能测试的基础上确定了其最佳激励信号频率并对该频率下的传感器进行了标定与验证在1×10~(-3)～8×10-10-1mol/L浓度范围内利用尿素、过磷酸钙、硫酸钾、磷酸氢二铵和硝酸钾5种水溶性肥与去离子水混合配置一系列待测肥液,对1～10 MHz范围内10种激励信号频率下的电容式传感器的电气特性、输出电压与肥液浓度关系、温度变异性和稳定性进行了测试,测试结果表明:(1)特定工作电压下传感器消耗电流随其频率升高而增大;(2)任意频率下,传感器输出电压与肥液浓度均呈线性负相关且R20.97,温度变异率均低于1.53%;(3)5.0V工作电压下频率为4MHz的传感器稳定性最佳。综合实际施肥过程中肥液浓度变化快且施肥时间长,需传感器具有功耗低且输出稳定性好等特点,选取4 MHz作为该传感器的固定频率。对该频率下的电容式传感器进行了标定与验证试验,结果表明:传感器输出电压与肥液浓度呈线性负相关且R20.987;其测量最大误差为9.8%,精确性良好。(3)研制了肥液浓度在线检测装置并对其性能进行了检测在以电容式传感器为核心的基础上研制了一种肥液浓度在线检测装置,主要由单片微处理器、选择按键及LED电子显示器等组成,能够实现肥液浓度在线检测与显示。在4×10~(-3)～4×10-1mol/L浓度范围内配置一系列待测肥液对该装置测量时效性和精确性进行了测试,测试结果表明:该装置检测时间0.1 s,时效性强;测量最大误差为9.83%,精确性能良好。综上所述,该肥液浓度在线检测装置便于安装在灌溉施肥系统主管道中进行实时在线检测且测量精确度高、稳定性好,能够提升水肥资源利用率,达到节水节肥、保护环境的效果,推动精准农业的发展。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S224.2

【参考文献】

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本文编号：1897875