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四端法土壤电导率原位快速检测传感器设计与试验

2021-08-04钟翔君张东兴和贤桃杜兆辉

农业工程学报 2021年9期
关键词:测量检测设计

钟翔君,杨 丽,张东兴,崔 涛,和贤桃,杜兆辉

(1. 中国农业大学工学院,北京 100083;2. 农业农村部土壤-机器-植物系统技术重点实验室,北京 100083)

0 引言

以现代信息技术与农业知识为基础的无人农场,能够实现农业生产全过程的信息感知、定量决策、智能控制、精准投入和个性化服务,可以有效地提高资源利用率、解放劳动生产力,是未来农业的重要发展方向[1-3]。土壤信息的快速获取是无人农场关键的数据来源,可为变量施肥、变量播种[4-6]及其他土壤改良作业等精准作业的定量决策提供有效的数据支撑。土壤电导率[7-9]作为土壤肥力的重要组成部分,能反映土壤质量和物理性质的丰富信息,对作物的生长发育起重要作用,因此快速获取土壤电导率信息对推动现代农业生产精准管理具有重要的意义。

目前,土壤电导率的测量方式主要有:实验室异位检测[10-12]及现场检测法。实验室异位检测方法应用较广,但需要先进行田间采样,并将土样带回实验室进行检测,工作量大、检测效率低且成本高,不适于现代农业生产所需的大规模、快速高效的需求。为解决上述问题,国内外学者也先后开展了众多土壤电导率现场测量方面的试验研究,主要包括:基于电磁感应原理的非接触测量法[13-14]、基于TDR(Time domain reflectometry)原理的时域反射法[15-17]及基于电位差原理的“电流-电压”四端法。其中,基于电磁感应原理的非接触测量方式,操作方便,但是仪器的设计复杂,成本高且易受外界环境干扰。基于TDR原理的土壤电导率测量方式,多应用于便携式产品,虽然测量方便,但价格昂贵,不适于大面积动态检测应用。……

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