【摘 要】
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植物的根茎深埋于地下,受限于土壤的不透明特性,在农业科研领域难以观察其生长分布情况。在地下根茎类经济植物的采挖作业环节中,也因为难以获知其地下准确的生长位置与深度,导致整个采挖过程效率低下且准确率差,造成人力物力成本的巨大消耗。当前已有的X射线、核磁共振、探地雷达等地下植物根茎探测技术,因为存在着辐射、设备体积大、成本高、操作复杂等问题,尚无法满足于田间采挖作业时位置与深度探测的需求。为了寻找一种
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植物的根茎深埋于地下,受限于土壤的不透明特性,在农业科研领域难以观察其生长分布情况。在地下根茎类经济植物的采挖作业环节中,也因为难以获知其地下准确的生长位置与深度,导致整个采挖过程效率低下且准确率差,造成人力物力成本的巨大消耗。当前已有的X射线、核磁共振、探地雷达等地下植物根茎探测技术,因为存在着辐射、设备体积大、成本高、操作复杂等问题,尚无法满足于田间采挖作业时位置与深度探测的需求。为了寻找一种新的地下植物位置与深度的探测方法,本文开展如下研究工作:（1）研究分析电容测量原理以及多种常用的微电容测量电路,依据地下植物根茎和土壤之间介电常数的差异,提出一种基于介电感应式电容传感器与微电容测量电路的地下植物根茎探测方法,并为该方法选择合适的微电容测量方案。（2）建立平面极板电容传感器理想模型并进行理论分析和计算,设计了一种介电感应式多极平板电容传感器。通过嵌入式硬件设计与软件程序设计,完成地下植物探测实验测试系统的设计,并搭建实验室测试与验证平台。（3）在实验室环境下对上述传感器与探测系统进行测试,得出探测系统电路的寄生电容为540a F,整个系统的噪声在0.913f F内,系统的有效探测深度为9cm,在有效探测范围内可以探测到含水量在30%以上物体的电容变化。测试结果验证了介电感应式地下植物根茎探测方法的可行性,为地下植物根茎探测方法提供一种新的途径和思路。
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