【摘 要】
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针对现有电容式土壤含水率传感器对电导率敏感等问题，从电阻电容串联阶跃响应原理出发，采用峰值检测技术，设计高低频激励下的数字型土壤含水率传感器，并提供一种融合高低频响应信号分析土壤等效相对介电常数的反函数模型。实验结果表明，传感器的高低频响应稳定时间在338～464ms内，建议传感器高低频切换间隔大于500ms。在非导电液体介质中标定结果表明，高低工作频率下各自输出信号与液体相对介电常数符合指数模型
【机 构】
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绍兴职业技术学院机电工程与交通学院
【基金项目】
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浙江省自然科学基金项目（LGN18E090001）；
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针对现有电容式土壤含水率传感器对电导率敏感等问题，从电阻电容串联阶跃响应原理出发，采用峰值检测技术，设计高低频激励下的数字型土壤含水率传感器，并提供一种融合高低频响应信号分析土壤等效相对介电常数的反函数模型。实验结果表明，传感器的高低频响应稳定时间在338～464ms内，建议传感器高低频切换间隔大于500ms。在非导电液体介质中标定结果表明，高低工作频率下各自输出信号与液体相对介电常数符合指数模型，决定系数R2大于0.98。在0 ～1000μS/cm范围内的溶液试剂中，基于反函数模型的高低频数据融合处理，电导率引起的测量相对介电常数的最大误差为1.775，对应最大引用误差2.16%。土壤实测表明，单频率传感器输出信号易受土壤电导率的影响，其引起的信号误差可大于100mV，对应的体积含水率误差大于10%；而双频输出信号经反函数模型的数据融合处理后，结合Topp模型，电导率对传感器的影响误差控制在3.2%内。
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