當接通傳感器系統電源時,在前置器內會產生一個高頻信號,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,則發射到這一范圍內的能量都會被釋放,反之,如果有金屬導體接近探頭頭部,則交變磁場H1將在導體的表面產生電渦流場,該電渦流場也會產生一個方向與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,激勵電流頻率以及線圈到金屬導體的距離參數有關),假定金屬導體是均質的,其性能是線形和各向同性的,則線圈——金屬導體系統的磁導率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等參數來描述,因此線圈的阻抗可用函數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,由麥克斯韋爾公式,可以求得此函數為一非線形函數,其曲線為“S”型曲線,在一定范圍內可以近似為一線形函數,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這一原理實現對金屬物體的位移,振動等參數的測量。
隨著科技進步,我國當前設施農業(又稱工廠化農業)已成為解決自動化,科技化問題的一種農業新興產業,設施農業是借助溫室及其配套裝置來調節和控制作物生產環境條件的新農業生產方式,是農業擺脫自然制約的有效手段,是對常規農業的革命性發展,是高產,高效,優質和技術密集型的農業,近年來,國外如以色列,荷蘭等國在設施農業中研究和生產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業正迅速發展,但與國外相比,普遍存在科技含量低,勞動強度大,生產水平和效益低下,因此,迫切需要技術改進,以提高我國設施農業的整體水平。
要實現高水平的設施農業及三農服務,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,開發性能價格比高的設施農業用傳感器是當務之急,作為傳感器技術新世紀的發展方向,本人認為把重視傳感器在設施農業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業化的重途徑之一。
設施農業用傳感器的品種較多,按其檢測參數分數,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中,溫度與濕度檢測,控制是主要參數之一。
(2)FDR土壤水分傳感器:作物生長需要水份,在設施農業中如何灌水,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測感應部分。
(3)NDIR紅外CO2:農作物生長發育離不開光合作用,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育。
(4)光照度:設施農業中,采用栽培管理自動化系統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)土壤養分:土壤養分依賴于施肥,合理施肥不僅可以提高作物產量,而且可以避免過施肥而造成不必要的損失,土壤養分的測定包括土壤有機質,pH值,氮,磷,鉀以及交換性鈣和鎂的檢測,土壤養分測定,廣泛采用離子,生物傳感器。
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