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基于TDS系统的泥土含水量测量方法研究

作 者: 夏佳欣
导 师: 马新强
学 校: 华中科技大学
专 业: 光学工程
关键词: 太赫兹 时域光谱 土壤 含水量
分类号: S152.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 4次
引 用: 0次
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内容摘要


土壤含水量的测量是建筑学,农学,植物学,水利学,生态学等诸多学科所密切关注的。土壤含水量的测量方法也有许多种,每一种方法都有各自的精度和适用范围,而由于土壤本身具有极其复杂的性质,所以每一种方法都存在着诸多不能令人满意的方方面面。本论文首先介绍了多种传统的土壤含水量测量方法,并作出了相应比较。太赫兹是指频率在0.1~10×1012Hz的电磁波,由于其具有诸多新奇的特性,而日益被人们所重视。太赫兹波可以穿透很多介电材料和非极性液体,并且对人体安全无害;而水是一种极性液体,对太赫兹辐射有着强烈的吸收。因此,穿透土壤的太赫兹波势必要受到土壤含水量的影响。虽然土壤本身也对太赫兹波有着一定的吸收,但是和水分的吸收相比还是微不足道的。因此,利用太赫兹波探测物质的含水量从理论上讲是可行的。太赫兹波和微波、高频无线电波相比具有更短的波长,可以提高测量精度和分辨率;相比高能射线和粒子对人体安全,对环境无污染,是一种理想的土壤含水量测量方法。通过设计高精度的土壤样品夹持工具,经过大量的定量实验和对实验数据的分析拟合,该研究建立了一套基于时域光谱技术的土壤含水量测量方法,给出了基于太赫兹透射谱的计算方法和函数。通过和称重法含水量对比,实验结果表明,这种方法是一套快速有效,安全无害,操作方便,整体误差小于3%,均值约1%,受地域变动影响小的测量方法。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 研究意义  8
  1.2 传统测量方法简介  8-10
  1.3 太赫兹科学与技术简介  10-13
2 方案论证  13-29
  2.1 实验室已有条件  13-14
  2.2 时域光谱(TDS)及操作  14-21
  2.3 初步方案设计  21-22
  2.4 关键点与难点  22-23
  2.5 夹具的材料选择与设计  23-28
  2.6 本章小结  28-29
3 实验结果  29-39
  3.1 初步定性实验  29-30
  3.2 实验步骤及操作  30-32
  3.3 初步定量实验  32-34
  3.4 黄土实验结果  34-36
  3.5 黑土实验结果  36-38
  3.6 本章小结  38-39
4 模型建立  39-50
  4.1 自变量的选取  39-42
  4.2 参数d 的引入  42-44
  4.3 模型建立  44-45
  4.4 系数确定  45-46
  4.5 误差分析  46-49
  4.6 本章小结  49-50
5 结论  50-52
致谢  52-53
参考文献  53-57
附录1 攻读硕士学位期间发表论文目录  57

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤物理学 > 土壤水分
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