导　　师： 王卫星

学科专业： H2804

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南农业大学

摘　　要： 土壤中的水分状况是最重要和最常用的土壤信息。它是科学地控制调节土壤水分状况、进行节水灌溉、实现科学用水和灌溉自动化的基础。因此，准确及时地测定土壤含水量对研究土壤水分运动变化规律、精确灌溉和排水有着重要的意义。 本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上，通过相关试验，分析了在一定条件下的土壤电导和含水量的关系，得出了单一土壤压实程度基本不变情况下两者的幂函数关系，从而为土壤含水量的实时监测找到一个新的方法，即通过对土壤电导的实时监测间接实现对土壤含水量的监测。 本文主要工作总结如下： 首先，通过理论分析，在二极脉冲法的基础上，提出了双极性脉冲间歇电压法，进一步地回避了土壤和电极的极化效应。 其次，采用了双环形电极的探头，整个探头的制作简单、价格便宜。土壤电导的测量电路采用了反相比例放大电路。由于土壤电导的测量范围宽，使得要采集的信号可能很弱或者很强，为了防止测量过程中的误差，电路中增加了可用单片机实时控制增益的程控放大电路。该电路能够在瞬时调整信号的放大增益，具有很高的精度和较大的动态范围，能够在模数转换前端处理中发挥重要作用。本文还设计了一个基于arm7的监测系统，可以实现对土壤电导和含水量的实时监测和历史数据采集，利用640×480的lcd显示屏来显示监测到的数据和曲线，并可进行保存和查阅。 土壤电导和含水量的相关试验是本论文研究的关键。为了分析含盐量对相互关系的影响，对固定压实程度下的两种土壤做了电导和含水量的相关试验，得出二者都符合幂函数关系，由于含盐量的影响，使得回归曲线发生了一定的偏移；为了分析压实程度对相互关系的影响，通过固定土壤质量、改变土壤体积的方法来实现对不同压实程度单一土壤的相关试验，也得出三种情况下都符合幂函数关系，由于压实程度的影响，使得回归曲线也发生了一定的偏移。这些相关试验说明，对于压实程度基本不变的单一土壤，电导和含水量符合幂函数关系，可以通过对土壤电导的实时监测来实现对土壤含水量的监测。 最后，设计了土壤水分运动学的两个重要试验：入渗和蒸发试验，以此来验证间接测量含水量的可行性。试验证明，本测试方法对土壤含水量的变化非常敏感，可以实时的反映土壤含水量的变化。在入渗试验中，自制传感器在第2、3层测量结果的均值和ml2x传感器测量值的差值平均值为0.650926％，标准差为0.3571。在蒸发试验中，自制传感器在第2、3层测量结果的均值和ml2x传感器测量值的差值平均值为1.104768％，标准差为0.90503；第四层测量结果和ml2x传感器测量值的差值平均值为1.480146％，标准差为1.50406。由于用于对比的ml2x传感器的测量范围和本监测系统有着很大不同，因此测试系统测的含水量数值的准确性还需要进一步研究证明。

关 键 词： 土壤电导 土壤含水量 监测系统 单片机 实时监测

分 类 号： [S237]

领　　域： [农业科学] [农业科学]