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北京中瑞祥科技有限公司
中級(jí)會(huì)員 | 第7年

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中瑞祥解析土壤水分測定儀元以及清除干擾方法

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作用

土壤水分是土壤的重要組成部分,對(duì)作物的生長、節(jié)水灌溉等有著非常重要的作用。通過GPS定位系統(tǒng)掌握土壤的水分(墑情)的分布狀況,為差異化的節(jié)水灌概提供科學(xué)的依據(jù),同時(shí)精確的供水也有利于提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

原理

儀器發(fā)射一定頻率的電磁波,電磁波沿探針傳輸,到達(dá)底部后返回,檢測探頭輸出的電壓,由于土壤介電常數(shù)的變化取決于土壤的含水量,由輸出電壓和水分的關(guān)系則可計(jì)算出土壤的含水量。

 

清除干擾方法

使用探頭的方式來進(jìn)行測量土壤水分的時(shí)候,會(huì)受土壤的環(huán)境影響,在鹽堿之地測量的誤差是最大的,為了盡量減少該誤差的出現(xiàn),在土壤水分測量儀中進(jìn)行添加數(shù)字濾波技術(shù)來進(jìn)行減少環(huán)境因素對(duì)土壤水分測定的結(jié)果干擾,常用的數(shù)字濾波算法有限幅濾波法、中值濾波法、算術(shù)平均濾波法、加權(quán)平均濾波法、滑動(dòng)平均濾波法、低通濾波法及復(fù)合濾波法等,在眾多的方式中總有一種是運(yùn)用于土壤水分的測量中:

1)限幅濾波法,是通過相鄰兩組數(shù)據(jù)差值與最大允許誤差值進(jìn)行比較,進(jìn)行得出數(shù)據(jù)的。主要用于處理變化比較緩慢的數(shù)據(jù)。

2)算術(shù)平均濾波法,算術(shù)平均值濾波法是連續(xù)取N次采樣值進(jìn)行算術(shù)平均,適用于對(duì)具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波,受數(shù)據(jù)組的影響。

3)加權(quán)平均濾波法,這種換算比較的麻煩,先進(jìn)性測量N組數(shù)據(jù)將其乘以加權(quán)系數(shù),在進(jìn)行求累積和。

4)滑動(dòng)平均濾波法,滑動(dòng)平均濾波法是只采樣1次,將這個(gè)值與過去采樣的值進(jìn)行比較,并求平均值。在采樣速度較慢時(shí)可以使系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到保證。

5)低通濾波法,低通濾波法就是將模擬低通濾波器的微分方程用差分方程表示,這樣就可用軟件算法模擬硬件濾波的功能,對(duì)于那些變化緩慢的有一定的效果。

6)復(fù)合濾波法,復(fù)合濾波法是把2種不同濾波功能的數(shù)字濾波器組合起來,組成復(fù)合濾波器,無論對(duì)于快速還是緩慢的信號(hào)都有很好的緩沖作用。

通過使用上述的方式來進(jìn)行,然后跟土壤水分溫度測量儀或者土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)測得的結(jié)果進(jìn)行多次比較發(fā)現(xiàn),選用算術(shù)平均濾波法和滑動(dòng)平均濾波作為測量儀的濾波算法,能對(duì)環(huán)境中的各參數(shù)的干擾直降到低,土壤水分測量儀測定的值準(zhǔn)確度是最高的。


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