一、电容式固态物含水率传感器的模型（论文文献综述）
张颖[1]（2021）在《基于介电常数的土壤水分测量系统设计》文中研究说明土壤水分是地表和大气之间水与能量交换的一个重要环节,也是农作物培育中的一大要素。随着信息技术的发展,现代农业正在从传统灌溉模式向精细灌溉不断过渡,而精细灌溉的实现离不开优良的土壤水分观测技术。多深度的土壤墒情监测,能够为农作物根系生长环境观测提供数据支持,对科学精准灌溉、旱涝灾害防护预警等具有重要的研究意义和广泛的应用价值。本文在深入分析几种常见土壤介电常数获取方法的基础上,采用频域反射技术,设计了新型圆环电极探头,实现了一种非接触式多深度土壤剖面水分测量系统。通过搭建试验室标定环境,对传感器的各项性能进行试验验证与分析。本文主要的研究和工作内容如下:（1）深入分析土壤水分的类型和土壤含水率不同的表示方式与计算方法,并对土壤的物理特性、土壤介电模型理论进行了研究。（2）对比了几种常见的土壤介电常数获取方法,包括时域反射法（Time Domain Reflectometry）、时域传输法（Time Domain Transmission）、驻波比法（Standing Wave Ratio）等。分析这些测量方法的测量原理,对其优势与不足进行讨论,在此基础上选择了更贴合田间环境测量需求的频域反射测量技术（Frequency Domain Reflection）。（3）分析了基于频域反射技术的土壤水分传感器测量原理,建立了相应的数学模型,设计了一款圆环电极结构的非接触式土壤水分传感器,用于田间环境下的多深度定点测量。在ANSYS Maxwell中建立了传感器探头的三维模型,通过改变传感器探头外部物质的介电常数来模拟不同含水量时的土壤环境,并设定相应的边界条件等并带入求解器。计算得到传感器敏感元件的电场分布、容值变化和传感器灵敏度,系统分析了传感器探头尺寸变元过程对测量性能的影响,进行传感器探头部分尺寸变元的设计,得出探头尺寸的最佳设计方案。（4）设计并搭建了传感器硬件电路,完成了对采集电路输出频率和温度的测量功能,包括传感器采集电路与传感器控制电路两大部分。水分信号采集电路是准确测量土壤含水率的关键,通过铜环电极外接电感并联压控振荡器形成谐振回路,将含水量信号转化成电路中的频率信号,经过一系列的分频、整形电路等将模拟信号转化为单片机可识别的信号。传感器控制部分选择STM32F411单片机,完成电源输出控制、信号频率测量、温度测量和数据输出。（5）在完成硬件电路的基础上基于Keil平台进行嵌入式程序设计,包括频率与温度测量模块以及控制模块的程序设计等。同时,利用图形化编程语言设计了上位机显示界面,实现了传感器测量数据的结果显示与保存。（6）搭建实验环境,使用了江苏无锡的沙壤土对本土壤水分测量系统的两个传感节点进行试验分析。依据国际标准烘干法制备不同土壤含水率的土壤样本,进行水分传感器的标定,建立土壤含水率与测量信号频率之间的二次关系式。进一步对土壤水分传感器的测量性能进行试验,测试其重复性、稳定性与一致性。试验结果表明,一号与二号传感器节点测量后的二次回归模型都有着很好的拟合效果,决定系数R12=0.991,R22=0.993,且在性能测试上也有着较好的稳定性重复性与一致性,能够满足田间环境下长期定点连续的土壤水分测量。结果表明,搭建完成的传感器样机具有比较可靠的测量性能,能够实现对土壤的定点多深度测量。
张驰[2]（2020）在《融合微波和声波的粮食水分和温度检测技术研究》文中进行了进一步梳理粮食水分和温度是粮食仓储过程中的重要参数,将它们控制在适当范围是保证储粮安全的重要手段,而目前粮食水分检测方法费时费力,无法实现就仓在线检测。虽然有如红外法、谐振腔微扰法、电容法等方法可以实现在线检测,但它们感知区域有限,检测结果对于储粮水分缺乏代表性。微波透射法具有较好的穿透性,可以适用于大范围粮食的水分检测,但是检测结果受粮食体密度和温度影响较大。当前储粮温度检测中大量采用的传感器会严重干扰微波信号,这制约了微波透射法在储粮水分检测领域的应用,因此在粮仓中微波透射法需要与一种非侵入式测温方法配合使用。声波测温法是一种非侵入式的测温方法,因其具有较好的穿透性使它适合与微波透射法结合应用于储粮检测领域。本文为融合微波和声波检测技术实现储粮水分和温度的检测,主要工作和创新成果如下:第一,研究粮食复介电常数测量方法。本文运用仿真方法研究终端开路的同轴复介电常数探头应用于粮食测量领域时的设计约束,研究结果显示探头感知区域半径需达到粮食颗粒长度的2.5倍以上,而且在1～5 GHz频率范围探头感知区域半径近似随着内导体半径的增大而线性增大。在此基础上设计制作了适用于颗粒长度小于10 mm小麦的复介电常数测量探头,并且在考虑样品槽对电磁场影响的情况下,采用模式匹配法建立探头端面反射系数的解析模型,利用最小二乘法实现模型正问题求解（由被测小麦复介电常数计算探头端面反射系数）,利用窄带扫频法和卷积神经网络算法实现模型逆问题求解（由探头端面反射系数计算被测小麦复介电常数）。第二,建立粮食水分、温度、体密度与复介电常数的关系模型。通过测量12组湿基水分在1.1%～25.4%范围的硬白冬小麦样品在15～35℃、1～5 GHz的复介电常数,分析频率、水分和温度对复介电常数的影响。分析结果显示在1～5 GHz范围,小麦介电常数随着频率的增大而减小,小麦损耗因子随频率的变化与水分相关,当湿基水分小于7.9%时损耗因子随着频率的增大而减小,而当湿基水分大于等于7.9%时损耗因子随着频率的增大而增大。频率固定时,小麦介电常数随湿基水分的增大而增大,损耗因子随着湿基水分增大呈现先缓慢增大再快速增大最后慢速增大的趋势。小麦介电常数和损耗因子都随着温度的增大而增大,并且增大程度随频率增大而减小,随湿基水分的增大而增大。在此基础上,将小麦看作干物质、结合水、游离水和空气的混合物建立小麦的复介电常数模型（R2>0.99）,并且温度对模型的影响可以采用一组线性函数修正。此外,通过解耦模型可以分别得到小麦湿基水分模型（R2>0.99）和小麦体密度模型（R2>0.97）。第三,建立粮食水分、温度、体密度与粮食中声速的关系模型。通过测量12组湿基水分在1.1%～25.4%范围的硬白冬小麦在低、中、高三种体密度下和15～25℃下的声速,发现500～1500 Hz声速随着频率的增大而增大,这种变化趋势可以用二次曲线拟合。对于同频率的声波,声速随着湿基水分的增大呈现先减小后增大的特性,这种趋势也可以用二次曲线拟合。对于确定水分的小麦,声速随着温度的增大而增大,随着体密度的增大而减小。在此基础上,本文建立了描述小麦中声速与湿基水分、温度和体密度关系的模型（R2>0.97）。此外,考虑到小麦水分是通过影响小麦堆中的孔隙尺寸进而影响声速,本文利用等效流体JCA（Johnson-Champoux-Allard）模型和粒子群算法实现小麦堆中平均孔隙尺寸的估计,并且研究发现平均孔隙尺寸随着水分的增加呈现先缓慢减小后增大的现象。第四,提出融合微波和声波的粮食水分、温度和体密度检测技术。为解决粮堆水分、温度、体密度对多种电子传感器存在交互影响问题,本文采用微波和声波透射法相结合的检测方法,通过测量粮食的复介电常数和粮食中的声速,并结合复介电常数模型和粮食中声速模型实现水分、温度和体密度的计算。在此基础上,设计搭建实验装置验证本文提出方法的有效性。通过测量实验装置未装入粮食时（空气作为填充介质）微波信号的时延和衰减以及声波信号时延实现实验装置的校准。在考虑仓储小麦常见的湿基水分范围下,采用湿基水分范围:11.8%～17.2%、温度范围:25～35℃、体密度范围:737～790 mg/cm3的12组样品作为实验对象验证本文提出方法的有效性,实验结果显示湿基水分测量绝对误差小于0.7%、温度测量绝对误差小于0.9℃、体密度测量绝对误差小于10mg/cm3。
肖雷[3]（2020）在《干湿循环作用对路基土中水分迁移的影响研究》文中指出路基是路面结构的基础,坚固均匀而又稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要保证,路基的强度与稳定性在很大程度上与路基的湿度有关。受外部环境因素的影响,路基内部的水分会出现迁移现象,引起路基内部湿度的变化。当路基中含水量较大时,路基土的结构承载力大幅度下降,同时,路基土中的水分在土体内部迁移会产生冲刷作用,进而影响土体结构的稳定性。本文以南京地区典型路基土为研究对象,重点考虑地下水和温度引起的干湿循环作用,采用室内土柱模型试验、水-热耦合数值分析等研究手段,自行设计制作了室内土柱干湿循环试验系统,开展干湿循环作用下路基土中水分迁移试验,构建一维水-热耦合数值模型,分析干湿循环作用下温度场、水分场的变化规律。本课题研究对提高业内路基设计水平,提升公路路基排水能力,最大限度延长路基服役年限具有极其重要的理论价值和工程实际价值。本文最终取得的主要工作成果如下:从非饱和土中水分迁移基本理论出发,深入分析路基土中水分主要来源、土水势理论、土-水特征曲线等,利用Darcy定律,结合饱和-非饱和渗流理论及其微分方程、定解条件等,深刻剖析路基土饱和-非饱和渗流问题。为了在实验室内模拟路基的干燥脱湿和补水增湿过程,设计制作室内土柱干湿循环试验系统,综合考虑温度和湿度。试验系统包括试验筒、干湿循环模拟系统和数据采集系统三部分,实现了实时监测土柱内部温度和含水率的变化情况。同时,通过多次试验尝试,完成了电容式土壤湿度传感器的标定。进行室内土柱干湿循环试验,模拟地下水向上侵入路基在垂直方向上的水分迁移情况,对土柱模型体完成3次干湿循环过程,分析土柱在加热干燥和补水增湿两个阶段含水率、温度随时间、土柱高度的变化规律。在COMSOL软件中构建一维土柱的几何模型,模拟干湿循环条件下路基土的水分迁移情况。基于质量守恒和能量守恒定律,得到数值模拟计算所需的微分方程,借助COMSOL软件中的PDE模块,对一维土柱模型进行求解计算,并结合已完成的室内试验实测数据证明了数值模拟求解结果的准确性。建立公路填方路基的几何模型,不同底部湿度边界作用下路基内部干湿循环效应也不同,研究不同底部湿度边界条件下路基干湿循环作用及含水率变化规律。
张宏鑫[4]（2019）在《水平管层状油水两相流界面特性实验测量方法研究》文中研究指明水平油水两相流广泛存在于石油开采过程中。水平井筒内油水两相层状流界面现象非常复杂,如层状流界面失稳波动,复杂界面形态,界面双侧导电相及不导电相中的非均匀液滴夹带等,这些界面现象严重影响水平油水两相流传感器优化设计及流动参数准确测量,从实验测量角度揭示水平油水两相流层状界面特性具有重要学术价值,对提高水平井产液剖面测井技术水平具有重要的实际应用意义。研究过程中,针对层状油水两相流持水率测量问题,优化设计了同轴式及对壁式电容传感器及其测量系统;针对油水层状界面形态预测问题,基于平行线电导阵列传感器实验测量结果,提出了基于动态接触角的油水界面形态修正模型,进而提出了油水两相流压力降修正模型;针对层状油水两相流界面失稳问题,基于激光诱导荧光实验测量结果,进行了层状油水两相流界面失稳模型分析及边界预测。论文研究工作取得了如下创新性成果:1.建立了层状非均匀油水两相流持水率同轴电容传感器测量模型,分析了油水分层界面形态及位置对同轴电容传感器响应特性影响,实验发现同轴电容传感器对油水层状流持水率具有较好的测量分辨率;此外,优化设计了对壁电容传感器相移检测系统,实验发现相移式对壁电容传感器对存在剧烈波动且夹带大量液滴的油水界面流动具有理想的持水率测量线性度和灵敏度。2.采用平行线电导阵列传感器实验测量结果重建了油水层状流界面形态,揭示了油水界面形态随流动参数变化的演化特性,发现油水界面波动特征显着时油水接触角呈动态变化,为此,引入了动态接触角概念,修正了预测层状油水界面形态的Young-Laplace模型及最小能量模型,通过实验验证了基于动态接触角的油水层状流界面形态模型具有更高的预测精度。3.根据层状油水两相流界面形态及界面波动特征,建立了新的管道径向截面几何关系及油水剪切应力闭合关系,修正了水平油水两相流一维双流体模型,进而建立了层状油水两相流压力降模型,实验发现基于动态接触角修正的油水界面形态预测结果可显着提高油水两相流层状流压降预测精度。4.基于激光诱导荧光可视化实验测量法探测了层状油水界面流动结构细节,分析了油水界面失稳及液滴析出的动力学机制。基于动态接触角修正的油水界面几何闭合关系及Kelvin-Helmholtz稳定性分析,对层状油水两相流失稳的边界进行了模型预测,发现修正的Kelvin-Helmholtz模型可更好地预测油水层状流向非层状流转化边界。
刘非[5]（2019）在《电容式柔性触觉传感器结构设计与特性研究》文中研究表明触觉感知作为机器人的基本感知能力之一,始终是机器人领域关注的焦点。随着机器人技术的飞速发展,多种不同传感机理的触觉传感器应运而生。其中,电容式触觉传感器因灵敏度高、响应速度快、动态范围宽等优势被众多研究人员所采纳。本文针对传统平行电极板结构电容式触觉传感器形变小、电气连接复杂、不易阵列化等缺点,同时为提高同面电极型电容式触觉传感器的初始电容和灵敏度,提出一种同面多叉指电极结构的电容式柔性三维力触觉传感器。为设计出性能优越的同面电极型触觉传感器,对同面电极结构的电容模型进行分析,设计同面叉指电极型触觉传感单元。从理论的角度分析同面叉指电极型传感器输出电容的影响因素,为传感器结构设计奠定了基础。分别对同面叉指电极型和同面双电极型触觉传感单元进行有限元仿真分析,结果表明同面叉指电极型触觉传感器具有初始电容大、灵敏度高的特点。利用有限元软件,从电场分布的角度对同面叉指电极型触觉传感单元性能优越的原因进行解释。基于同面多叉指电极结构,进行三维力触觉传感器的结构设计,并对所设计的传感器进行有限元仿真,得到不同方向力下的电容输出特性。对所设计的传感器进行实物制备,搭建实验标定平台,完成传感器的三维力标定。结合实验标定的数据,利用BP神经网络实现传感器的三维力解耦。结果表明,该传感器不仅具有良好的柔性,还能实现0-10N的三维力检测。为进一步提高传感器的初始电容和灵敏度,改善传感器的输出特性,对传感器分别进行电极层优化和介电层优化。在电极层优化方面,提出蛇形叉指电极、螺旋叉指电极以及锯齿叉指电极结构,利用有限元仿真验证三种不同结构的电极层均可以在一定程度上提高传感器的初始电容和灵敏度。在介电层优化方面,提出倒金字塔阵列结构的介电层和倒圆锥阵列结构的介电层,利用有限元仿真验证两种不同结构的介电层均可以提高传感器电容输出曲线的线性度。本文所做的工作旨在打破传统电容式触觉传感器的平行电极板结构,设计出一种新型同面叉指电极结构的触觉传感器,并对其输出特性进行分析,为研制出性能优良的电容式柔性触觉传感器提供参考。
王连庆[6]（2019）在《一种新型原油含水率远程在线监测系统的研发》文中研究指明石油堪称世界工业的血液与命脉。随着液态石油的日益枯竭与页岩油技术的日趋成熟,对采出原油的含水率品质分析问题逐渐浮现。含水率检测装置是油品检测的关键一环,对判断输油管道漏水部位、预测油井开采寿命、检测管道输油品质等方面具有重要意义。基于含水原油介电常数理论开发的电容式含水率装置由于其成本低廉、精度较高、易于使用和保养等优点得到市场广泛采用。本文针对我国部分地区油井开采年限日久,环境恶劣等条件,设计了一套模块化原油含水率检测与传输系统。该系统采用平行板探头采集含水率相关信号并检测得到含水率,连接无线传输模块后,可以将采集到的数据以GPRS方式传输至PC端上位机并储存于数据库。本课题设计内容主要包括一下几个方面:（1）总体方案的设计。根据系统的功能需求与现场条件,确定检测系统的总体方案、系统组成、中央处理器的型号,确定远程通信方案,评估设计可行性。（2）原油含水率检测端硬件设计与程序编写。包括平行板电容探头模块的尺寸设计、电容-电压转换模块、主控模块、按键电路、液晶显示电路、温度采集模块的软硬件设计。（3）远程通信模块的设计。对GPRS通信模块进行选型并设计其SIM卡连接电路,外围供电电路。远程通信模块与主模块以串口方式相连,主要负责数据传输与短信报警。（4）PC端编写上位机程序的编写与调试,设计上位机接收端界面以完成含水率显示、曲线绘制、含水率超标报警、数据的储存与调取等功能。（5）对原油含水率进行实测与数据传输部分的软硬件调试。对本课题开发的原油含水率检测系统所要求的含水率数据采集、温度采集、无线传输、数据库储存等方面进行现场实测与软硬件调试。测试可行后根据硬件原理图设计印刷电路板。并通过实验验证系统有效性。
肖治涛[7]（2018）在《基于近红外光谱技术的谷物水分检测仪器开发》文中进行了进一步梳理快速、准确检测谷物含水率信息,实时掌握谷物含水率变化走势,对研究粮食仓储过程中水分对粮食品质以及贮藏性能的影响具有非常重要的意义,同时也是现代农业物联网信息化、智能化的重要基础之一。为了实现对谷物水分的准确检测,满足不同谷物种类的水分测量要求,本文研究并设计了一款谷物水分检测传感器探头,基于此传感器探头设计了一套谷物水分检测仪器和一套上位机辅助测量软件。通过相关试验对该水分检测仪器进行了仪器性能检验,实验结果表明该仪器能够初步满足谷物水分测量要求,本文研究的主要内容包括:（1）分析了近红外光谱技术、BP神经网络技术、TCP/IP以太网技术以及μC/OS-II嵌入式操作系统技术原理,为仪器开发奠定理论参考。（2）为了避免非直接水分测量方法的常见弊端,提高谷物水分检测效率解决谷物水分在线检测的精度和效率问题,本文设计了一款基于近红外光谱技术的传感器探头。通过实验,分析了稻谷在全光谱范围内的含水率与光谱反射率的关系,并对实验数据采用PLS与CARS两种方法对全光谱、11001250nm、13501550n m和1450nm单波段进行分析,结果显示,在13501550 nm处的两种方法的建模集和预测集的相关系数R在0.95以上,RMSEP也接近0.016,1450nm波段处的建模集和预测集的相关系数R接近0.90,RMSEP也接近0.02,最终可判定1450n m为谷物对水分吸收的吸收峰之一。在此基础上挑选波长为1450nm和980nm的L ED分别作为检测仪器的特征光源和参比光源,采用滤光片、In Ga As光电二极管以及透镜等光学元件设计了传感器的光路结构。（3）利用设计的近红外传感器设计了用于光谱数据采集的信号采集电路,该电路涵盖信号采集过程中的光-电流转换、I/V转换电路和信号放大功能;设计了环境温湿度采集电路,实现对谷物测量过程中的环境温湿度数据采集;设计了AD转换电路,实现对近红外传感器采集的模拟电压数据进行AD转换;设计了数据采集分时控制电路,实现对近红外传感器采集电路和环境温湿度采集电路的分时控制;设计PHY以太网控制电路,通过网络将仪器检测过程中的数据上传至远程PC进行实时显示,同时也为数据分析处理提供一种新的手段;针对传感器测量光源设计了恒流源驱动电路,为LED光源提供稳定的驱动电流,从而减少测量过程中因光源质量造成的测量误差;设计了触控与显示一体的人机接口电路,实现仪器的检测数据显示和触控功能。（4）在设计并完成的电路结构上采用嵌入式C语言对仪器的软件部分进行程序设计,分别实现了主控程序、传感器控制采集程序、谷物水分检测程序、触控显示控制程序和以太网控制程序设计。将设计的硬件电路和软件程序进行联合调试,结果显示所设计的仪器符合实际测量要求。（5）试验通过对稻谷水分进行BP神经模型标定试验,获得了本文中设计的三层BP神经网络模型的参数信息:输入层到隐含层的权值w12和隐含层到输出层的权值w23以及隐含层阈值2b和输出层的阈值3b,通过试验对生成的BP水分计算模型进行性能预测分析,R2值达到0.9695;将标定得到的模型移植到仪器内部之后进行性能测试试验,实验结果表明,本文设计的近红外谷物水分检测仪的R2值为0.9279,仪器对稻谷的测量精度为94.4%,具有较高的测量精度。
高志涛[8]（2017）在《土壤水分检测方法及在冻融循环中的应用研究》文中指出土壤墒情监测作为精准节水灌溉技术的重要组成部分,其对农田灌溉的高效利用,实现农业节水起到决定性作用。当前关于土壤墒情监测的研究多是针对未冻结土壤,而针对冻结土壤的墒情监测鲜有报道。究其原因,主要是在农田环境下可靠、准确、便捷、实时的观测冻土变量（冰、液态水含量、冻结深度）的技术相对落后。为此,本文深入了解土壤介电理论的前提下,结合创新性的测量方法与试验,设计完成了一种土壤剖面非接触式传感器,并提出了两种土壤剖面水分测量方法与一种田间土壤含冰量预估方法。因此有效的克服了冻结土壤胶结作用与土壤成分的变化对冬季冻结土壤墒情监测的困难,为土壤墒情的全季候性监测提供了理论与试验依据。本文主要研究内容与结论包括:1.深入研究各种土壤水分测量技术的基础上,根据电磁场中边缘场效应作用原理,设计了一种适用于非接触式测量的环形探头结构。进一步利用网络矢量分析仪与HFSS软件对探头的阻抗与电场分布进行分析,所得结果为非接触式土壤剖面水分传感器的设计提供了理论基础。2.研究并试制了基于频域测量原理的土壤剖面水分传感器,并在实验室环境下对传感器的相关性能进行了试验研究与分析。3.结合土壤墒情的检测要求,提出了两种土壤剖面水分测量方法。其中一种称为“多层土壤剖面水分信息获取方法”,另一种为“基于线性尺度扩展的土壤剖面水分检测方法”。4.依据土壤冻融与干湿过程介电等价原理,探讨了本文设计的检测系统在冻土液态水含量测量的可行性。为了检验系统在冻土测量中的可靠性,通过室内试验建立了试验土壤的冻结模型,并对模型进行了验证。5.为了满足冻土含冰量的实时估算,本文创新性的提出了一种田间土壤含冰量的估算方法与冻结程度指数的概念,为冻土墒情的实时监测提供强有力理论支撑。6.通过在北京小汤山地区和河北平泉地区土壤冻融循环的采集与分析,为解析平泉与小汤山试验地区土壤的冻融规律提供了较好的数据支撑。
刘东雪[9]（2014）在《便携式植物叶片含水率检测仪的设计》文中研究说明对植物进行含水量的非破坏性快速测量，有利于及时了解植物的生理信息，指导植物的精准灌溉，提高灌溉用水的利用率。叶片是植物进行光合作用、呼吸作用以及蒸腾作用等生理过程的重要器官，对于保证植物水分代谢平衡起着重要作用。叶片含水量可以反映植物的生理信息和水分状况。现阶段测定植物叶片含水量的仪器结构复杂，且价格昂贵；而用烘干法测量的结果虽然精度高，但周期较长，不能实现叶片水分含水率的快速无损测量。因此，开发一种价格低廉、能够实现无损、快速，且能准确测量植物叶片含水率的便携式设备尤为重要。本文对现阶段各种叶片水分检测方法进行了分析和比较，进而基于电容检测法，设计了以16位单片机MSP430f149为核心的便携式植物叶片含水率检测仪。本文主要研究内容和取得的成果如下：（1）分别以玉米叶片和大豆叶片为试验对象，研究了叶片含水率及极板对叶片的压力对电容的影响规律，分别选取了极板对叶片的最佳压力，建立了最佳压力下叶片电容与含水率之间的关系模型，并通过实验验证了模型的合理性，结果表明：对于玉米叶片，当极板对叶片的压力为4N时检测效果最佳，所建立电容与玉米叶片湿基含水率的关系模型的绝对系数为R2=0.9359；对于大豆叶片,最佳检测压力3N，所建立模型的决定系数为R2=0.9161。（2）设计了含水率检测仪的硬件系统。系统以16位单片机MSP430f149为微控制器，设计了电容检测与处理模块、压力检测与处理模块、输入输出模块和电源模块等，以完成植物叶片电容及极板压力的测量，并最终实现叶片含水率的显示。（3）设计了检测仪的软件系统。基于IARsystem开发平台，采用模块化的编程思想编写了测量仪软件程序，包括系统主程序、A/D转换子程序、液晶显示子程序、键盘扫描子程序和含水率计算子程序等。（4）采用Altium-Designer软件完成了检测仪硬件电路的PCB设计，并完成该检测仪的外形封装制作，最后对检测仪进行了整体调试和性能检验。结果表明，该检测仪运行状况良好，电容检测误差为±5pF，相对误差在±3%以内；压力检测的最大相对误差为2.04%。（5）分别以玉米叶片和大豆叶片为检测样品，对检测仪的含水率检测精度进行了检验。结果表明：在含水率55%80%范围内，与烘干法相比，本文所设计的植物叶片含水率检测仪的绝对测量误差均在±2%以内，且响应时间小于3秒。
周利明[10]（2014）在《基于电容法的棉花产量和播种量检测技术研究》文中进行了进一步梳理随着我国棉花种植规模发展与机械化采收程度的提高,对棉花机械播施与收获过程的智能检测技术也提出了更高的要求。准确获取区域内的棉花产量分布信息一方面能够检验当年精准农业措施的实施效果,同时也是来年播种施肥精准变量作业处方决策的重要参考；棉花播种量检测则是实施高精度变量播种作业的关键,也是判断播种作业质量水平的基础。因此研究一种能在线检测棉田作业过程中棉花产量与播种量的方法和技术,对于减少棉花生产资料投入、增加棉花产量以及减少环境污染等都有极其重要的意义。论文提出了一种基于电容法的采棉机棉花产量和棉花精密播种机播种量的检测方法,并在深入研究基础上实现了工程应用。论文首先研究了籽棉的介电特性,并结合籽棉的气流输送特点,提出了基于双电容相关法来检测籽棉的流速,基于单电容法来检测籽棉的质量流量。双电容相关法是利用两个传感器信号的时间相关性,结合传感器间距,实现籽棉运动速度的检测；单电容法是基于采棉机作业过程中籽棉运动速度基本稳定的条件下,利用电容传感器信号来检测籽棉的质量流量。论文在利用ANSYS有限元分析并结合试验验证基础上,设计了差分型电容传感器,研制了检测电路和单片机信息采集和处理系统,实现了籽棉流速和质量流量的检测。论文以CASE CPX620采棉机为试验平台,构建了基于CAN总线的棉花产量监测系统。监测系统主要由人机交互终端、籽棉质量流量传感器、微波谐振式含水率传感器、GPS等构成,通过关键技术研究和系统集成,实现了基于经纬度坐标的棉花产量在线测量,以及采棉机作业工况参数等相关数据的实时获取。基于Labwindows/CVI测控软件开发平台,完成了上位机的数据采集与处理,为多信息融合处理奠定了基础。为检验棉花产量监测系统的稳定性和环境适应性,搭建了籽棉气流输送试验台,通过温度变化试验,验证了研制的差分型电容传感器对温度有比较好的适应性；通过改变籽棉品种试验,验证了研制的检测系统对多品种籽棉的适应性。文中还研究了棉花质量流量、含水率与电容信号响应的关系,建立了基于相对电容变化率与籽棉质量流量、含水率的回归模型。实验室静态试验表明,测产模型的预测平均误差不大于4.7%,动态试验表明,测产模型预测误差不大于9.07%。田间收获试验表明,测量装置的累积电容变化量与籽棉重量的拟合决定系数R2为0.94。另外,论文还研制了螺旋型电容籽粒传感器,准确检测棉花播种机播种管内棉籽的通过信息,实现了棉花精密播种机播种量的检测。研制的螺旋型电容籽粒传感器,可将棉籽通过播种管电容检测区域的信息转换成脉冲信号,以此来获取棉花精密播种机的播种量、漏播及重播信息。通过最小二乘移动平滑方法实现籽粒脉冲的平滑处理,得到最佳的信噪比,以一阶导数寻峰结合阈值判别条件快速识别棉籽脉冲,并获得峰位与脉冲边界信息,结合脉冲积分面积判断双籽粒同时下落,提高了播种量检测精度。同时构建了基于CAN总线的精密播种机播种监测系统,实现了播种质量水平的高可靠性监测。实验室试验表明,研制的系统能够实现漏播、阻塞报警,其对播种量监测精度为94.6%,漏播量监测精度为93.5%,重播量监测精度为88.1%。
二、电容式固态物含水率传感器的模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电容式固态物含水率传感器的模型（论文提纲范文）
（1）基于介电常数的土壤水分测量系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本文组织结构 |
| 第二章 基于FDR法的土壤水分测量方法 |
| 2.1 土壤介电理论基础 |
| 2.2.1 土壤水分概述 |
| 2.2.2 土壤物理特性 |
| 2.2.3 土壤的介电特性 |
| 2.2 介电常数法测量土壤水分对比 |
| 2.2.1 时域反射法(TDR) |
| 2.2.2 时域传输法(TDT) |
| 2.2.3 驻波比法(SWR) |
| 2.2.4 频域反射法(FDR) |
| 2.3 小结 |
| 第三章 传感器结构设计与仿真 |
| 3.1 土壤水分传感器测量原理 |
| 3.2 数学模型的建立 |
| 3.3 探头结构设计与仿真分析 |
| 3.3.1 敏感元件结构分析 |
| 3.3.2 三维模型的建立 |
| 3.3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 土壤水分测量系统设计与电路实现 |
| 4.1 探头材料选择与整体封装 |
| 4.2 土壤水分测量系统总体设计 |
| 4.3 硬件电路设计 |
| 4.3.1 振荡电路 |
| 4.3.2 分频与整形电路 |
| 4.3.3 主控制板单片机电路 |
| 4.3.4 主控制板供电控制 |
| 4.3.5 温度测量电路 |
| 4.4 软件设计 |
| 4.4.1 系统程序设计 |
| 4.4.2 上位机界面设计 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 标定环境搭建与试验结果分析 |
| 5.1 试验设计 |
| 5.1.1 试验方法与装置 |
| 5.1.2 数据分析与处理方法 |
| 5.2 标定试验环境的建立 |
| 5.2.1 土壤试样的制备 |
| 5.2.2 数据处理和标定 |
| 5.3 性能试验与功能试验测试 |
| 5.3.1 防水性能测试 |
| 5.3.2 水分采集电路测试 |
| 5.3.3 重复性试验 |
| 5.3.4 一致性试验 |
| 5.3.5 稳定性试验 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 创新与特色 |
| 6.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（2）融合微波和声波的粮食水分和温度检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 粮食水分检测技术研究现状 |
| 1.2.2 粮食温度检测技术研究现状 |
| 1.3 课题主要研究内容 |
| 1.4 论文结构 |
| 第二章 粮食复介电常数测量技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复介电常数测量方法概述 |
| 2.3 终端开路的同轴探头测量复介电常数原理 |
| 2.3.1 同轴线传播TEM模式理论 |
| 2.3.2 终端开路的同轴反射法原理 |
| 2.4 终端开路的同轴探头设计约束 |
| 2.4.1 终端开路的同轴探头结构介绍 |
| 2.4.2 TEM波单模传输约束 |
| 2.4.3 50欧姆阻抗匹配约束 |
| 2.4.4 感知区域半径约束 |
| 2.4.5 内外导体半径对感知区域半径的影响 |
| 2.4.6 法兰盘半径约束 |
| 2.5 探头尺寸参数选取及仿真分析 |
| 2.5.1 探头结构尺寸参数选取 |
| 2.5.2 探头电磁场仿真分析 |
| 2.5.3 考虑样品槽影响的电磁场仿真分析 |
| 2.6 同轴端面反射系数模型 |
| 2.6.1 同轴端面反射系数解析模型 |
| 2.6.2 同轴端面反射系数模型参数选择 |
| 2.7 同轴端面反射系数模型求解方法 |
| 2.7.1 模型的正问题求解方法及性能 |
| 2.7.2 模型的逆问题求解方法及性能 |
| 2.8 复介电常数探头性能测试 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 粮食复介电常数、水分和体密度模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粮食复介电常数测量 |
| 3.2.1 小麦样品水分调质 |
| 3.2.2 粮食复介电常数变温测量装置及测量步骤 |
| 3.2.3 小麦复介电常数测量结果及分析 |
| 3.3 粮食复介电常数、水分和体密度建模 |
| 3.3.1 粮食中的水分种类概述 |
| 3.3.2 根据水分分段的小麦复介电常数模型及性能分析 |
| 3.3.3 小麦水分和体密度模型及性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 粮食水分、温度和体密度对声速影响研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 粮食中声波传播常数测量方法 |
| 4.2.1 声波在粮食中传播理论概述 |
| 4.2.2 传统声学阻抗管检测原理 |
| 4.2.3 粮食中声波传播常数测量装置 |
| 4.2.4 传递函数测量方法 |
| 4.2.5 拾音器校准方法 |
| 4.2.6 粮食中声波传播常数测量步骤 |
| 4.3 小麦中声波传播常数测量及小麦中声速模型建立 |
| 4.3.1 小麦中声波传播常数测量过程 |
| 4.3.2 频率、水分对小麦中声速和衰减系数的影响 |
| 4.3.3 温度对小麦中声速的影响 |
| 4.3.4 体密度对小麦中声速的影响 |
| 4.4 小麦水分对粮食平均孔隙尺寸的影响 |
| 4.4.1 粮食的等效流体JCA模型 |
| 4.4.2 基于JCA模型和粒子群算法的粮食平均孔隙尺寸估计方法 |
| 4.4.3 仿真分析粒子群算法估计JCA模型参数性能 |
| 4.4.4 流阻率测量及小麦水分对流阻率的影响 |
| 4.4.5 孔隙率测量及小麦水分对孔隙率的影响 |
| 4.4.6 小麦平均孔隙尺寸计算结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 融合微波和声波的粮食多参数检测方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 融合微波和声波的粮食多参数检测原理 |
| 5.2.1 基于微波和声波透射法的粮食复介电常数和声速测量原理 |
| 5.2.2 粮食水分、温度和体密度计算方法 |
| 5.3 实验验证 |
| 5.3.1 实验装置 |
| 5.3.2 声波时延估计 |
| 5.3.3 微波衰减及时延测量 |
| 5.3.4 实验设备校准 |
| 5.3.5 实验样品及模型标定 |
| 5.3.6 实验结果及误差分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文研究工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（3）干湿循环作用对路基土中水分迁移的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 土中水分迁移理论研究 |
| 1.2.2 土中水分迁移试验研究 |
| 1.2.3 土中水分迁移数值模拟研究 |
| 1.3 以往研究存在的主要问题 |
| 1.4 本文研究的主要内容和技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 路基土水分迁移基本理论 |
| 2.1 路基土水分主要来源 |
| 2.2 路基土水分迁移机理 |
| 2.2.1 土中水形态 |
| 2.2.2 土水势理论 |
| 2.2.3 土水势构成 |
| 2.3 土—水特征曲线 |
| 2.3.1 土—水特征曲线定义 |
| 2.3.2 经验模型 |
| 2.4 路基土水分运动方程 |
| 2.4.1 Darcy定律 |
| 2.4.2 土中水分运动基本方程 |
| 2.4.3 方程定解条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 路基土干湿循环试验系统 |
| 3.1 试验系统设计思路与整体简介 |
| 3.1.1 试验系统设计思路 |
| 3.1.2 试验系统整体介绍 |
| 3.2 试验系统组成与功能 |
| 3.2.1 试验筒 |
| 3.2.2 干湿循环模拟系统 |
| 3.2.3 温湿度读取装置 |
| 3.3 温度传感器标定 |
| 3.4 湿度传感器标定 |
| 3.4.1 标定方法 |
| 3.4.2 标定试验结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 干湿循环作用下路基土水分迁移试验研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 野外取样 |
| 4.3 试验土样基本性质测试 |
| 4.3.1 天然含水率试验 |
| 4.3.2 颗粒分析试验 |
| 4.3.3 界限含水率试验 |
| 4.3.4 土的比重试验 |
| 4.3.5 击实试验 |
| 4.4 试验方案 |
| 4.5 试验结果及分析 |
| 4.5.1 试验初始状态 |
| 4.5.2 干湿循环过程中温度变化规律 |
| 4.5.3 干湿循环过程中含水率变化规律 |
| 4.5.4 多次干湿循环作用对水分迁移的影响 |
| 4.5.5 多次干湿循环作用下土体裂缝发育特征 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 路基土水分迁移数值模拟研究 |
| 5.1 COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件 |
| 5.2 模型的基本假设 |
| 5.3 水-热耦合方程 |
| 5.3.1 干湿循环过程水-热耦合分析 |
| 5.3.2 水-热耦合方程 |
| 5.4 模型相关参数选取 |
| 5.4.1 恒定参数的选取 |
| 5.4.2 动态参数的选取 |
| 5.5 模型求解 |
| 5.5.1 几何模型 |
| 5.5.2 输入微分方程 |
| 5.5.3 确定模型初始值和边界条件 |
| 5.5.4 计算结果验证 |
| 5.6 公路路基水分迁移 |
| 5.6.1 公路路基结构 |
| 5.6.2 南京地区干湿循环时域分布特征 |
| 5.6.3 基本假设 |
| 5.6.4 计算参数、初始值和边界条件设定 |
| 5.6.5 设计工况 |
| 5.6.6 计算结果 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（4）水平管层状油水两相流界面特性实验测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 水平油水两相流流动结构 |
| 1.2.1 水平油水两相流流型 |
| 1.2.2 水平油水两相流流动参数 |
| 1.3 水平油水两相流检测技术发展现状 |
| 1.3.1 流型检测技术 |
| 1.3.2 持水率检测技术 |
| 1.3.3 局部流动参数检测技术 |
| 1.4 水平油水分层界面特性研究现状 |
| 1.4.1 油水分层界面形态研究 |
| 1.4.2 油水分层界面不稳定性研究 |
| 1.5 水平油水两相流检测技术存在的科学问题 |
| 1.6 本文工作及创新点 |
| 1.7 本文组织结构 |
| 第2章 层状油水两相流持水率电容传感器测量方法 |
| 2.1 层状油水两相流同轴电容传感器测量方法 |
| 2.1.1 同轴电容传感器测量系统 |
| 2.1.2 层状油水两相流动态实验 |
| 2.1.3 层状油水两相流持水率测量特性 |
| 2.2 层状油水两相流对壁式电容传感器测量方法 |
| 2.2.1 层状油水两相流等效阻抗电路模型 |
| 2.2.2 相移电路设计及传感器几何参数优化 |
| 2.2.3 层状油水两相流动态实验 |
| 2.2.4 层状油水两相流持水率测量特性 |
| 本章小结 |
| 第3章 层状油水两相流界面形态实验测量方法 |
| 3.1 平行线电导阵列传感器测量方法 |
| 3.1.1 平行线电导阵列传感器结构及测量系统设计 |
| 3.1.2 层状油水两相流界面形态转化图像重建 |
| 3.2 层状油水两相流界面形态模型试验 |
| 3.2.1 Young-Laplace物理模型 |
| 3.2.2 最小能量模型 |
| 3.2.3 层状油水两相流界面形态模型预测 |
| 3.3 层状油水两相流界面形态物理模型修正 |
| 3.3.1 油水界面动态接触角 |
| 3.3.2 层状油水界面动态接触角模型修正 |
| 3.3.3 修正层状油水两相流界面形态模型预测 |
| 本章小结 |
| 第4章 层状油水两相流压力降预测模型 |
| 4.1 层状流油水两相流压降实验系统 |
| 4.2 层状油水两相流动基本方程组 |
| 4.3 基于层状油水界面动态特性的压降预测模型 |
| 4.3.1 油水界面形态特性影响 |
| 4.3.2 油水界面波动特性影响 |
| 4.4 层状油水两相流压力降模型预测结果分析 |
| 本章小结 |
| 第5章 层状油水两相流界面失稳实验测量与模型分析 |
| 5.1 平面激光诱导荧光法(PLIF)实验测量 |
| 5.1.1 PLIF实验测量系统设计 |
| 5.1.2 层状油水两相流PLIF流动环实验 |
| 5.1.3 层状油水两相流界面不稳定性特征提取 |
| 5.2 层状油水两相流界面失稳物理模型 |
| 5.2.1 Kelvin-Helmholtz稳定性物理模型 |
| 5.2.2 层状油水两相流界面动力学特性稳定性分析 |
| 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参与科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）电容式柔性触觉传感器结构设计与特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景及意义 |
| 1.1.1 触觉传感器的发展历程 |
| 1.1.2 触觉传感器的应用前景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 压阻式触觉传感器 |
| 1.2.2 压电式触觉传感器 |
| 1.2.3 电容式触觉传感器 |
| 1.2.4 其他类型的触觉传感器 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第二章 同面电极型电容式传感器模型分析 |
| 2.1 同面电极基础理论 |
| 2.1.1 电场边缘效应 |
| 2.1.2 施瓦茨-克里斯托费尔映射 |
| 2.2 同面电极型传感器电容模型分析 |
| 2.2.1 同面双电极电容分析 |
| 2.2.2 同面叉指电极电容分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 同面叉指电极型触觉传感单元结构设计与特性分析 |
| 3.1 有限元理论 |
| 3.1.1 有限元法的概述 |
| 3.1.2 有限元分析软件 |
| 3.2 触觉传感单元结构设计 |
| 3.2.1 常用材料及其特性简介 |
| 3.2.2 传感单元的结构设计 |
| 3.3 触觉传感单元输出特性分析 |
| 3.3.1 法向力下的输出特性分析 |
| 3.3.2 同面电极电场分布仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 三维力触觉传感器结构设计与特性分析 |
| 4.1 三维力触觉传感器结构设计 |
| 4.2 三维力触觉传感器输出特性分析 |
| 4.2.1 法向力和切向力下的输出特性分析 |
| 4.2.2 多种角度切向力下的输出特性分析 |
| 4.3 三维力触觉传感器实验验证 |
| 4.3.1 传感器的制备 |
| 4.3.2 传感器标定实验 |
| 4.3.3 传感器的解耦 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 传感器电极层和介电层结构优化与特性分析 |
| 5.1 电极层结构优化及输出特性分析 |
| 5.1.1 蛇形叉指电极结构 |
| 5.1.2 螺旋叉指电极结构 |
| 5.1.3 锯齿叉指电极结构 |
| 5.1.4 电极层优化结果分析 |
| 5.2 介电层结构优化与输出特性分析 |
| 5.2.1 倒金字塔阵列结构 |
| 5.2.2 倒圆锥阵列结构 |
| 5.2.3 介电层优化结果分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（6）一种新型原油含水率远程在线监测系统的研发（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 原油含水率检测常用方法及国内外现状 |
| 1.3 课题研究的目的和意义 |
| 1.4 论文的主要内容 |
| 1.5 章节安排 |
| 第二章 原油含水率检测系统整体设计与理论基础 |
| 2.1 原油含水率检测系统整体方案设计 |
| 2.2 原油含水率检测理论基础 |
| 2.2.1 混合介质等效介电常数理论 |
| 2.2.2 电容式含水率仪测量原理 |
| 2.3 原油含水率检测系统可行性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 原油含水率检测装置的开发 |
| 3.1 原油含水率检测装置的基本要求 |
| 3.2 原油含水率检测装置的系统设计 |
| 3.3 平行板探头尺寸设计与相关信号计算 |
| 3.3.1 平行板探头整体结构 |
| 3.3.2 探头结构及尺寸计算 |
| 3.3.3 传感器探头信号计算 |
| 3.4 信号采集电路硬件设计 |
| 3.4.1 CAV444的测量原理 |
| 3.4.2 CAV444电压输出信号的解释与处理 |
| 3.4.3 电容-电压转换电路设计 |
| 3.5 其他电路设计 |
| 3.5.1 MCU模块电路设计 |
| 3.5.2 LCD显示电路设计 |
| 3.5.3 按键电路设计 |
| 3.5.4 温度测量电路设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 原油含水率远程监控管理 |
| 4.1 远程监控管理系统整体构架 |
| 4.1.1 GPRS无线通信技术 |
| 4.1.2 GPRS的组网方式 |
| 4.2 GPRS发送模块设计 |
| 4.2.1 GPRS模块 |
| 4.2.2 电源电路 |
| 4.2.3 SIM卡连接电路 |
| 4.3 远程监控管理平台 |
| 4.3.1 上位机用户界面设计 |
| 4.3.2 数据的上传与存储 |
| 4.3.3 短信报警 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 实验验证 |
| 5.1 含水率检测仪的标定与实测 |
| 5.2 上位机软件调试 |
| 5.3 含水率仪PCB板设计 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（7）基于近红外光谱技术的谷物水分检测仪器开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 谷物水分检测方法研究现状 |
| 1.2.2 近红外水分检测方法研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 水分检测仪原理分析 |
| 2.1 近红外光谱水分检测原理 |
| 2.2 BP神经网络 |
| 2.2.1 BP神经网络的结构 |
| 2.2.2 BP神经网络的传递函数 |
| 2.2.3 BP网络学习 |
| 2.3 TCP/IP以太网技术 |
| 2.3.1 以太网技术概述 |
| 2.3.2 TCP/IP协议概述 |
| 2.3.3 LWIP协议栈概述 |
| 2.4 μC/OS操作系统 |
| 2.4.1 任务管理 |
| 2.4.2 时间管理 |
| 2.4.3 内存管理 |
| 2.4.4 任务调度 |
| 2.4.5 任务间通信与同步 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 近红外谷物水分传感器设计 |
| 3.1 近红外水分传感器设计原理 |
| 3.2 含水谷物的特征波段选择 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 样本制备 |
| 3.2.3 数据分析方法 |
| 3.2.4 特征波段光谱选取 |
| 3.3 传感器探头结构设计 |
| 3.3.1 LED光源 |
| 3.3.2 滤光片 |
| 3.3.3 透镜 |
| 3.3.4 InGaAs光电二极管 |
| 3.3.5 传感器外壳 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 谷物水分检测仪的硬件设计 |
| 4.1 系统控制单元 |
| 4.1.1 CPU主控芯片 |
| 4.1.2 系统CPU主控电路 |
| 4.1.3 PHY以太网控制电路 |
| 4.1.4 信号采集分时控制电路 |
| 4.1.5 LED恒流源电路 |
| 4.1.6 人机接口电路 |
| 4.2 信号采集单元 |
| 4.2.1 近红外传感器的光电信号采集电路 |
| 4.2.2 AD转换电路 |
| 4.2.3 数字温湿度采集电路 |
| 4.3 其它电路 |
| 4.3.1 电源供电电路 |
| 4.3.2 Flash存储电路 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 含水率测量仪器软件系统开发 |
| 5.1 软件系统结构 |
| 5.2 软件开发环境 |
| 5.3 仪器嵌入式程序软件设计 |
| 5.3.1 嵌入式主控程序软件设计 |
| 5.3.2 传感器控制采集程序软件设计 |
| 5.3.3 谷物水分计算程序软件设计 |
| 5.3.4 触摸屏驱动程序软件设计 |
| 5.3.5 以太网控制程序设计 |
| 5.4 PC端远程控制软件设计 |
| 5.4.1 PC端上位机软件设计 |
| 5.4.2 软件数据通信协议设计 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 仪器检测性能试验研究 |
| 6.1 试验研究 |
| 6.1.1 材料与方法 |
| 6.1.2 试验装置 |
| 6.1.3 BP神经网络水分检测模型设计试验 |
| 6.1.4 仪器性能验证试验 |
| 6.1.5 性能评价指标 |
| 6.2 结果分析 |
| 6.2.1 BP水分计算模型构建试验结果 |
| 6.2.2 含水率检测仪器试验结果 |
| 6.3 谷物水分检测仪系统实物 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（8）土壤水分检测方法及在冻融循环中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1. 研究背景和意义 |
| 1.2. 国内外研究现状 |
| 1.2.1. 未冻结土壤含水率常用测定方法 |
| 1.2.2. 冻土中冰\水检测方法研究 |
| 1.3. 研究目标与研究内容 |
| 1.3.1. 研究思路 |
| 1.3.2. 主要研究内容 |
| 2. 土壤液态水含量检测机理研究 |
| 2.1. 土壤的介电理论基础 |
| 2.1.1. 土壤的物理特性 |
| 2.1.2. 土壤的复介电常数及其频谱特性 |
| 2.1.3. 土壤的介电模型 |
| 2.2. 冻结土壤的介电特性 |
| 2.2.1. 土壤冻融与干湿过程的介电等价性 |
| 2.2.2. 冻结土壤温度特性分析 |
| 2.3. 土壤介电常数获取方法比较分析 |
| 2.3.1. 时域反射法(TDR) |
| 2.3.2. 时域传输法(TDT) |
| 2.3.3. 驻波比法(SWR) |
| 2.3.4. 电容法 |
| 2.3.5. 单频分解法(SFD) |
| 2.3.6. 介电法对比分析 |
| 2.4. 本章小结 |
| 3. 土壤非接触式水分传感器的设计 |
| 3.1. 非接触式探头结构的确定 |
| 3.1.1. 环形探针结构分析 |
| 3.1.2. 环形探头的阻抗影响因子研究 |
| 3.2. 环形探头电场分布状况 |
| 3.2.1. HFSS仿真基础 |
| 3.2.2. 建立三维数字模型 |
| 3.2.3. 环形探头电场分布 |
| 3.3. 水分传感器的测量原理与结构 |
| 3.3.1. 传感器测量原理 |
| 3.3.2. 传感器硬件电路设计 |
| 3.3.3. 传感器软件设计 |
| 3.4. 电容式传感器标定与影响因素分析 |
| 3.4.1. 电容式传感器的标定 |
| 3.4.2. 温度传感器的标定试验及结果 |
| 3.4.3. 温度对传感器输出的影响 |
| 3.5. 性能试验分析 |
| 3.5.1. 动态响应性能试验 |
| 3.5.2. 传感器的功耗试验分析 |
| 3.5.3. 传感器测量敏感性试验 |
| 3.5.4. 传感器的测量精度试验 |
| 3.6. 本章小结 |
| 4. 多层土壤剖面水分信息获取方法 |
| 4.1. 土壤多层剖面水分测量系统设计 |
| 4.1.1. 土壤多层剖面水分测量系统组成及结构 |
| 4.1.2. 系统硬件设计 |
| 4.1.3. 系统软件设计 |
| 4.2. 系统层间传感器抗干扰分析 |
| 4.3. 田间动态测试 |
| 4.4. 本章小结 |
| 5. 基于线性尺度扩展的土壤剖面水分检测方法 |
| 5.1. 线性尺度扩展的土壤剖面水分检测系统设计 |
| 5.1.1. 系统组成与测量原理 |
| 5.1.2. 系统受力分析 |
| 5.1.3. 测量与控制单元设计 |
| 5.2. 高频激励下的土壤水分传感器环形探头的性能分析 |
| 5.2.1. 环形探头工作环境下的电场分布状况 |
| 5.2.2. 土壤体积含水量对探头阻抗特性的影响 |
| 5.2.3. 环形探头敏感区域分析研究 |
| 5.3. 土壤水分传感器性能分析试验 |
| 5.3.1. 土壤水分传感器灵敏性试验及标定方法 |
| 5.3.2. 传感器精度标定试验结果分析 |
| 5.3.3. 传感器动态响应性能试验 |
| 5.4. 多层水分土柱穿层试验分析 |
| 5.4.1. 对比试验与结果分析 |
| 5.4.2. 系统稳定性与敏感性试验分析 |
| 5.5. 本章小结 |
| 6. 土壤冻融循环监测方法研究 |
| 6.1. 田间季节性冻土含冰量预估方法 |
| 6.1.1. 季节性冻土水分运移的驱动力与运移过程分析 |
| 6.1.2. 土壤冻结模型的构建 |
| 6.1.3. 一种田间含冰量估算方法 |
| 6.2. 土壤室内冻结试验分析 |
| 6.2.1. 试验环境与系统组成 |
| 6.2.2. 试验结果分析 |
| 6.2.3. 实验室环境下基于温度信息的土壤冻融模型的验证 |
| 6.3. 田间土壤冻融循环试验 |
| 6.3.1. 农田环境 |
| 6.3.2. 检测系统与试验过程介绍 |
| 6.3.3. 数据处理方法 |
| 6.3.4. 试验结果分析 |
| 6.4. 结论 |
| 7. 总结与展望 |
| 7.1. 总结 |
| 7.2. 创新点 |
| 7.3. 展望 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
| 导师简介 |
| 获得成果目录 |
| 致谢 |
（9）便携式植物叶片含水率检测仪的设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 植物水分检测技术现状 |
| 1.2.1 国内外植物水分检测技术研究现状 |
| 1.2.2 植物叶片水分检测主要方法简述 |
| 1.3 植物电特性检测的研究与应用 |
| 1.4 电容法检测叶片含水率的影响因素分析 |
| 1.4.1 水分对介电特性的影响 |
| 1.4.2 温度对介电特性的影响 |
| 1.4.3 电极间压力对介电特性的影响 |
| 1.5 主要内容 |
| 1.6 本文技术路线 |
| 第二章 植物叶片含水率检测模型的建立 |
| 2.1 试验材料与方法 |
| 2.1.1 试验材料与设备 |
| 2.1.2 试验方法 |
| 2.2 试验结果与分析 |
| 2.2.1 玉米叶片试验数据分析 |
| 2.2.2 大豆叶片试验数据分析 |
| 2.2.3 试验总结 |
| 2.3 含水率预测模型的建立 |
| 2.3.1 叶片电容与含水率及极板压力之间回归模型的建立 |
| 2.3.2 叶片含水率预测模型的建立 |
| 2.4 模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 植物叶片含水率检测仪硬件系统的设计 |
| 3.1 检测仪硬件系统的整体构成 |
| 3.2 植物叶片夹持结构的设计 |
| 3.3 电容检测电路设计 |
| 3.3.1 微小电容检测电路的比较与选择 |
| 3.3.2 RC 振荡式电容检测电路的设计 |
| 3.4 压力检测模块的设计 |
| 3.5 单片机控制模块的设计 |
| 3.5.1 单片机最小系统设计 |
| 3.5.2 程序下载电路设计 |
| 3.5.3 单片机 I/O 端口分配 |
| 3.6 输入输出模块的设计 |
| 3.6.1 液晶显示电路 |
| 3.6.2 键盘接口电路的设计 |
| 3.7 电源模块设计 |
| 3.7.1 降压稳压电路 |
| 3.7.2 电压反转电路 |
| 3.7.3 电源监测电路 |
| 3.8 测量仪硬件电路板的设计制作 |
| 3.8.1 原理图的绘制 |
| 3.8.2 电路 PCB 板的绘制 |
| 3.8.3 元器件的焊接 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 植物叶片含水率检测仪的软件设计 |
| 4.1 系统主程序的设计 |
| 4.2 系统子程序的设计 |
| 4.2.1 键盘扫描子程序设计 |
| 4.2.2 模数转换子程序 |
| 4.2.3 电容采集子程序 |
| 4.2.4 含水率计算子程序 |
| 4.2.5 液晶显示子程序 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 植物叶片含水率检测仪的验证 |
| 5.1 整体系统校验 |
| 5.1.1 电容检测精度的校验 |
| 5.1.2 压力传感器标定及性能检测 |
| 5.1.3 含水率检测精度的验证 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 本研究的创新性 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）基于电容法的棉花产量和播种量检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 图表目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究目标和研究内容 |
| 1.4 本文技术路线 |
| 1.5 基金支持 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 籽棉质量流量检测方法研究 |
| 2.1 籽棉的介电性质 |
| 2.2 电容传感器的数学模型 |
| 2.3 相关法质量流量检测基本原理 |
| 2.4 单电容质量流量测量原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 籽棉质量流量检测方法的试验验证及车载流量传感器设计 |
| 3.1 相关法籽棉质量流量检测方法试验验证与分析 |
| 3.2 车载型籽棉质量流量传感器设计 |
| 3.3 微电容检测电路设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 采棉机产量监测系统设计 |
| 4.1 产量监测系统总体结构 |
| 4.2 监测系统硬件设计 |
| 4.3 系统软件设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 籽棉产量监测模型与试验研究 |
| 5.1 质量流量传感器静态试验及结果分析 |
| 5.2 籽棉气流输送试验平台 |
| 5.3 台架测产试验及结果分析 |
| 5.4 田间试验及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于电容法的精密播种机播种量检测方法研究 |
| 6.1 基本测量原理 |
| 6.2 籽粒传感器设计 |
| 6.3 籽粒脉冲信号处理算法 |
| 6.4 播种检测试验及结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 下一步工作建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
四、电容式固态物含水率传感器的模型（论文参考文献）
- [1]基于介电常数的土壤水分测量系统设计[D]. 张颖. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [2]融合微波和声波的粮食水分和温度检测技术研究[D]. 张驰. 北京邮电大学, 2020(01)
- [3]干湿循环作用对路基土中水分迁移的影响研究[D]. 肖雷. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [4]水平管层状油水两相流界面特性实验测量方法研究[D]. 张宏鑫. 天津大学, 2019
- [5]电容式柔性触觉传感器结构设计与特性研究[D]. 刘非. 河北工业大学, 2019(06)
- [6]一种新型原油含水率远程在线监测系统的研发[D]. 王连庆. 合肥工业大学, 2019(05)
- [7]基于近红外光谱技术的谷物水分检测仪器开发[D]. 肖治涛. 南昌航空大学, 2018(08)
- [8]土壤水分检测方法及在冻融循环中的应用研究[D]. 高志涛. 北京林业大学, 2017
- [9]便携式植物叶片含水率检测仪的设计[D]. 刘东雪. 西北农林科技大学, 2014(02)
- [10]基于电容法的棉花产量和播种量检测技术研究[D]. 周利明. 中国农业大学, 2014(08)