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含水率測(cè)試儀簡(jiǎn)單介紹
     含水率測(cè)試儀對(duì)植物進(jìn)行含水量的非破壞性快速測(cè)量,有利于及時(shí)了解植物的**信息,指導(dǎo)植物的精準(zhǔn)灌溉,提高灌溉用水的利用率.葉片是植物進(jìn)行光合作用,呼吸作用以及蒸騰作用等**過程的重要器官,對(duì)于保證植物水分代謝平衡起著重要作用.葉片含水量可以反映植物的**信息和水分狀況.現(xiàn)階段測(cè)定植物葉片含水量的儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,且價(jià)格昂貴;而用烘干法測(cè)量的結(jié)果雖然精度高,但周期較長(zhǎng),不能實(shí)現(xiàn)葉片水分含水率的快速無損測(cè)量.因此,開發(fā)一種價(jià)格低廉,能夠?qū)崿F(xiàn)無損,快速,且能準(zhǔn)確測(cè)量植物葉片含水率的便攜式設(shè)備尤為重要.本文對(duì)現(xiàn)階段各種葉片水分檢測(cè)方法進(jìn)行了分析和比較,進(jìn)而基于電容檢測(cè)法,設(shè)計(jì)了以16位單片機(jī)MSP430f149為核心的便攜式植物葉片含水率測(cè)試儀.
    本文主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果如下: (1)分別以玉米葉片和大豆葉片為試驗(yàn)對(duì)象,研究了葉片含水率及極板對(duì)葉片的壓力對(duì)電容的影響規(guī)律,分別選取了極板對(duì)葉片的*佳壓力,建立了*佳壓力下葉片電容與含水率之間的關(guān)系模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的合理性,結(jié)果表明:對(duì)于玉米葉片,當(dāng)極板對(duì)葉片的壓力為4N時(shí)檢測(cè)效果*佳,所建立電容與玉米葉片濕基含水率的關(guān)系模型的**系數(shù)為R2=0.9359;對(duì)于大豆葉片,*佳檢測(cè)壓力3N,所建立模型的決定系數(shù)為R2=0.9161. (2)設(shè)計(jì)了含水率測(cè)試儀的硬件系統(tǒng).系統(tǒng)以16位單片機(jī)MSP430f149為微控制器,設(shè)計(jì)了電容檢測(cè)與處理模塊,壓力檢測(cè)與處理模塊,輸入輸出模塊和電源模塊等,以完成植物葉片電容及極板壓力的測(cè)量,并*終實(shí)現(xiàn)葉片含水率的顯示. (3)設(shè)計(jì)了檢測(cè)儀的軟件系統(tǒng).基于IARsystem開發(fā)平臺(tái),采用模塊化的編程思想編寫了測(cè)量?jī)x軟件程序,包括系統(tǒng)主程序,A/D轉(zhuǎn)換子程序,液晶顯示子程序,鍵盤掃描子程序和含水率計(jì)算子程序等. (4)采用Altium-Designer軟件完成了檢測(cè)儀硬件電路的PCB設(shè)計(jì),并完成該檢測(cè)儀的外形封裝制作,*后對(duì)檢測(cè)儀進(jìn)行了整體調(diào)試和性能檢驗(yàn).結(jié)果表明,該檢測(cè)儀運(yùn)行狀況良好,電容檢測(cè)誤差為±5pF,相對(duì)誤差在±3%以內(nèi);壓力檢測(cè)的*大相對(duì)誤差為2.04%. (5)分別以玉米葉片和大豆葉片為檢測(cè)樣品,對(duì)檢測(cè)儀的含水率檢測(cè)精度進(jìn)行了檢驗(yàn).結(jié)果表明:在含水率55%~80%范圍內(nèi),與烘干法相比,本文所設(shè)計(jì)的植物葉片含水率測(cè)試儀的**測(cè)量誤差均在±2%以內(nèi),且響應(yīng)時(shí)間小于3秒.