FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型研究

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1、FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型研究张健谢守勇刘军陈掰赵镭西南大学工程技术学院摘要：为提高FDR土壤湿度传感器在不同温度环境下测量土壤含水率的精度，设计了一套以STM32F103RBT6为核心控制单元的温湿度测量系统。利用该系统对不同温度和含水率的土壤样本进行温湿度信息采集，并运用多传感器数据融合技术及二元回归分析法对釆集到的信息进行处理;根据最小二乘法原理，建立了FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型。将该补偿模型运用到测量系统中进行验证,结果表明:在测量土壤含水率时，采用该补偿模型后的测量系统能有效降低对土壤温度的敏感性，实现土壤含水率的准确测量。关

2、键词：FDR土壤湿度传感器;温度补偿;测量系统;最小二乘法;作者简介：张健（1990-）,男，山东临沂人，硕士研究生，（E-mail）wj_zhangjian@163・com。作者简介：谢守勇（1969-），男，重庆人，教授，硕士生导师，（E-ma订）xsyswu@163.com。收稿日期：2017-04-10基金：重庆市重点产业共性关键技术创新专项（cstc2015zdcy-ztzx80002）ResearchontheTemperatureCompensationModeloftheFDRSoilMoistureSensorZhangJianXie

3、ShouyongLiuJunChenChongZhaoLeiSchoolofEngineeringandTechnology,SouthwestUniversity;Abstract：InordertoimprovethemeasurementaccuracyofFDRsoilmoisturesensorunderdifferenttemperatures,thispaperdesignedasetoftemperatureandhumiditymeasurementsystemwhichregardsSTM32F103RBT6ascorecontro

4、lunit.Themeasurementsystemisusedtocollectthetemperatureandhumidityinfonuationofdifferenttemperatureandhumiditysoilsamples.Andthemulti-sensordatafusiontechnologyandtwoelementregressionanalysismethodareusedtoprocessthedata.Accordingtotheprincipleofleastsquaremethod,atemperatutecom

5、pensationmodeloftheFDRsoi1moisturesensorispresented.Theproposedcompensationmodelistestedinthemcasurcmcntsystem,andtheresuItsshowthatwhenweusedthemeasurementsystemwhichadoptstheproposedcompensationmodel,itcannotonlyreducethesensitivityofsoiltemperaturebutalsoachieveanaccuratemeas

6、urementofthesoilmoisture.Keyword：FDRso订moisturcsensor;tcmpcraturccompensation;measurementsystem;leastsquaremethod;Received：2017-04-100引言随着现代农业特别是精细农业的发展，土壤信息的获取与收集在农业生产过程中显得格外重要111。土壤含水率是土壤信息中最重要和最常用的参数之一，对土壤中各类养分的溶解和微生物活性有重要影响及1。快速、准确测定土壤含水率信息，可及时了解农田旱情、涝情的发生，并做出有效评估，制定合理有效的抗旱、

7、抗涝决策，适吋排水灌溉，对于指导农耕作业具有重要意义[3-6]o土壤含水率的测量方法有很多，利用FDR(FrequencyDomainReflcctomctry)技术的土壤湿度传感器测量法，具有连续性、易操作、便捷性、自动化程度高和对土壤扰动小等优点，被广泛应用在土壤含水率检测上口1。但从已有的研究[9-11]来看,大多数研究成果忽视了温度对FDR传感器测量土壤含水率的影响；而在温差较大的土壤环境下，温度导致的测量误差不容忽视。因此，本文将釆用多传感器数据融合技术、二元回归分析法和最小二乘法，建立FDR土壤湿度传感器的温度补偿模型，并将该模型应用在设计

8、的温湿度测量系统中进行测试，从而验证该模型对FDR土壤湿度传感器在不同土壤温度下的测量误差具有