當接通傳感器系統(tǒng)電源時,在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻信號,該信號通過電纜送到探頭的頭部,在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1,如果在磁場H1的范圍沒有金屬導體接近,則發(fā)射到這一范圍內(nèi)的能量都會被釋放,反之,如果有金屬導體接近探頭頭部,則交變磁場H1將在導體的表面產(chǎn)生電渦流場,該電渦流場也會產(chǎn)生一個方向與H1相反的交變磁場H2,由于H2的反作用,就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位,即改變了線圈的有效阻抗,這種變化與電渦流效應有關,也與靜磁學效應有關(與金屬導體的電導率,磁導率,幾何形狀,線圈幾何參數(shù),激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數(shù)有關),假定金屬導體是均質(zhì)的,其性能是線形和各向同性的,則線圈——金屬導體系統(tǒng)的磁導率u,電導率σ,尺寸因子r,線圈與金屬導體距離δ線圈激勵電流I和頻率ω等參數(shù)來描述,因此線圈的阻抗可用函數(shù)Z=F(u,σ,r,δ,I,ω)來表示,如果控制u,σ,r,I,ω恒定不變,那么阻抗Z就成為距離的單值函數(shù),由麥克斯韋爾公式,可以求得此函數(shù)為一非線形函數(shù),其曲線為“S”型曲線,在一定范圍內(nèi)可以近似為一線形函數(shù),通過前置器電子線霍爾電流傳感器路的處理,將線圈阻抗Z的變化,即頭部體線圈與金屬導體的距離δ的變化轉化成電壓或電流的變化,輸出信號的大小隨探頭到被測體表面之間的間距而變化,電渦流傳感器就是根據(jù)這一原理實現(xiàn)對金屬物體的位移,振動等參數(shù)的測量。
隨著科技進步,我國當前設施農(nóng)業(yè)(又稱工廠化農(nóng)業(yè))已成為解決自動化,科技化問題的一種農(nóng)業(yè)新興產(chǎn)業(yè),設施農(nóng)業(yè)是借助溫室及其配套裝置來調(diào)節(jié)和控制作物生產(chǎn)環(huán)境條件的新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,是農(nóng)業(yè)擺脫自然制約的有效手段,是對常規(guī)農(nóng)業(yè)的革命性發(fā)展,是高產(chǎn),高效,優(yōu)質(zhì)和技術密集型的農(nóng)業(yè),近年來,國外如以色列,荷蘭等國在設施農(nóng)業(yè)中研究和生產(chǎn)方面已達到很高水平,我國近年來,塑料大棚和日光溫室為主體的設施農(nóng)業(yè)正迅速發(fā)展,但與國外相比,普遍存在科技含量低,勞動強度大,生產(chǎn)水平和效益低下,因此,迫切需要技術改進,以提高我國設施農(nóng)業(yè)的整體水平。
要實現(xiàn)高水平的設施農(nóng)業(yè)及三農(nóng)服務,涉及到關鍵技術中信息獲取手段是最重要的關鍵技術之一,因此,開發(fā)性能價格比高的設施農(nóng)業(yè)用傳感器是當務之急,作為傳感器技術新世紀的發(fā)展方向,本人認為把重視傳感器在設施農(nóng)業(yè)中的應用是勢在必行的,霍爾電壓傳感器這也是促進傳感器產(chǎn)業(yè)化的重途徑之一。
設施農(nóng)業(yè)用傳感器的品種較多,按其檢測參數(shù)分數(shù),主要有以下幾種:。
(1)溫度和濕度:作物的生長與溫度和濕度有密切關系,塑料大棚的控制參數(shù)中,溫度與濕度檢測,控制是主要參數(shù)之一。
(2)FDR土壤水分傳感器:作物生長需要水份,在設施農(nóng)業(yè)中如何灌水,做到既不影響作物生長又不浪費水資源是至關重要的問題,土壤墑情的檢測,需要用土壤水分傳感器,目前較廣泛采用的FDR原理土壤水分傳感器由四針式不銹鋼鋼針作為監(jiān)測感應部分。
(3)NDIR紅外CO2:農(nóng)作物生長發(fā)育離不開光合作用,而光合作用又與CO2有關,所以控制CO2的濃度,有利于作物的生長發(fā)育。
(4)光照度:設施農(nóng)業(yè)中,采用栽培管理自動化系統(tǒng)其光源完全為人工光,而不用太陽光,采用光傳感器來檢測和控制光照強度,使作物可以得到均勻一致的光照。
(5)土壤養(yǎng)分:土壤養(yǎng)分依賴于施肥,合理施肥不僅可以提高作物產(chǎn)量,而且可以避免過施肥而造成不必要的損失,土壤養(yǎng)分的測定包括土壤有機質(zhì),pH值,氮,磷,鉀以及交換性鈣和鎂的檢測,土壤養(yǎng)分測定,廣泛采用離子,生物傳感器。
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