基于植物介电特性的茎干含冰量检测方法与仪器设计

作     者：田昊 赵燕东 谢涛 于重重 TIAN Hao;ZHAO Yandong;XIE Tao;YU Chongchong

作者机构：北京工商大学人工智能学院北京100048 北京林业大学工学院北京100083 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2022年第53卷第4期

页      面：235-244页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0828[工学-农业工程] 082801[工学-农业机械化工程] 

基　　金：北京工商大学青年教师科研启动基金项目(QNJJ202237) 国家重点研发计划项目(2017YFD0600901) 

主　　题：冻害胁迫 茎干含冰量 介电特性 驻波率 静动态特性 

摘      要：针对木本植物越冬期茎干冻结信息难以原位、在线监测的问题,本研究依据茎干冻结过程中水冰比例变化与茎干阻抗的关系,研制茎干体积含冰量的原位、在线检测传感器。驻波测量频率及电路仿真结果表明,采用100 MHz信号激励源,电路能够有效表征茎干阻抗中电抗分量的变化;植物冻结过程中的阻抗变化分析表明,基于茎干阻抗变化表征体积含冰量的变化是可行的;探头电磁空间分布仿真结果表明,传感器有效测量区域为0~10 cm;静动态特性分析表明,传感器测量范围为0~100%,分辨率为0.05%,测量精度为±1.76%,稳定性良好,动态响应时间为0.172 s,功耗为0.25 W;室内外实验表明,传感器可以有效追踪茎干内体积含冰量的动态变化及受冻害胁迫程度,反映植物越冬期水冰转化的日周期生理特征,可为植物含冰量监测和不同纬度下人工林的抚育提供技术支撑。