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随着淡水资源的不断紧张和稀缺,合理有效的利用好水资源已成为农业灌溉技术的一个重点话题。在我国,农业灌溉用水占淡水使用量比例很大一部分,且据有关数据显示,节水灌溉技术可以有效节水30%~60%,鉴于此,借助于先进的技术实现使现代农业信息化、自动化、网络化,推行自动化灌溉系统、发展节水灌溉技术势在必行[1]。相对土壤湿度作为农业自动化灌溉技术中的一个关键指标,已成为当前农田领域研究的热点问题。为了快速检测土壤湿度,本文对比了国内外现阶段使用最广泛的频域法、时域法、中子法、电阻法、驻波法等检测方法,并综合分析了这些不同方法的利弊,提出电容值检测土壤湿度的优势和可行性。本文是基于“成都***有限公司”自主开发的“植物生长智能管控系统”中的相对土壤湿度检测与灌溉子系统。本文对田间自动化管控方法进行了比较系统的研究,对田间智能气象系统和ZigBee无线传输作了一定的探讨。在模型选择上,对比了Topp、Jacosen、Malicki、Dobson等著名的经验或理论模型,将通用模型进行改进,使之适用于土壤电特性参数采集和计算。本文以农业灌溉的实际意义为出发点,经过对单频、双频信号源利弊的探讨,选定以双频作为采集土壤参数的信号源,着重研究了相对土壤湿度30%-100%范围内土壤容值与相对土壤湿度的相关性;在原理上,采用电容法作为检测土壤湿度的理论依据;在单元电路设计上,通过对通用改进模型电路的等效处理,推算出高、低频通路单元参数,并对电源转换模块和温度采集模块给予研究和详细的设计分析。在数据拟合上,通过对大量的试验和数据处理,构建了相应的土壤湿度与电容值回归方程,并对线性拟合、多项式拟合和对数拟合的精度和使用范围等进行了客观的分析和探讨,最终选用对数拟合作为湿度转换的回归方程。文章最后将电容湿度检测仪与当前使用非常广泛的频域水分检测仪进行综合性试验对比,分析了电容法在精度上的优缺点,并将综合平均误差控制在3%以内,完全符合农业灌溉对湿度检测仪的技术要求(5%)。本文考虑温度补偿算法对试验结果的影响,符合农作物种植在不同季节温差导致的测量偏差的实际情况,并给出了相对土壤湿度温度补偿算法公式。本文中的在线式土壤检测仪具有实用性高、可移植性强、低成本、高稳定性等,为农业自动化灌溉中的湿度检测提供了一定参考文本。而本设计的不足之处是较低湿度时的绝对误差较大,原因可能是由于低湿度条件下电容量较小,土壤中的电阻参量占主导作用,而电阻率受矿物质含量、金属含量、盐度等影响较大。