基于驻波比测量的低功耗土壤水分传感器的设计开题报告

 2021-08-08 12:08

1. 研究目的与意义

土壤水分是农田、水利环境监测中的重要指标。

基于驻波比的土壤水分测量方法是一种在具备较高精度的同时成本又可控的方法。

但是,目前国产的此类传感器由于采用了较为陈旧的设计方案等原因,普遍存在精度低、功耗高、使用困难、与国际主流环境测量系统不兼容等缺陷。

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2. 国内外研究现状分析

1、国外研究状况:烘干法是目前公认的最准确的测量方法,但在烘干过程中,除了水分的丢失,还会有一些有机物的丢失,而且烘干法无法避免土壤扰动,且无法在野外实时监测的环境下使用。

后来,国外研究人员又发现了张力计法、电学法等等。

这些方法都存在着自身的优点与缺点。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:土壤中的水分变化会引起土壤中介电常数的变化,而通过驻波比(频率反射)的方法则能够测量土壤的介电常数。

基于驻波比(频域反射)的传感器便是利用这一原理来测量土壤的含水量的。

其实质是,测量发射进入土壤信号的功率与反射功率之比来测量介电常数。

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4. 研究创新点

为了改进上述缺陷,可以采用如下的一些方法来解决:(1)用定向耦合器代替1/4波长传输线,缩小体积。

(2)使用一块功能更优的CPU芯片来代替原来的ADC和MCU。

(3)采用频率可调的信号源。

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