基于温湿度补偿的扬尘监测装置设计与试验

作     者：毛伦聪 吕昊暾 陈桂斌 王宁 晏诗影 

作者机构：中国农业大学工学院 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2024年第18期

页      面：23-31页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 0706[理学-大气科学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFD1500402-02) 

主　　题：信号处理 扬尘 温湿度补偿 零点漂移 田间试验 

摘      要：针对农田扬尘研究过程中现有扬尘监测装置易受环境温湿度影响，发生零点漂移，导致测量误差大的问题，该研究设计了一种基于温湿度补偿的扬尘监测装置，该装置包括温湿度传感器、质量传感器、数据采集系统等，可实现农田扬尘在线实时监测。通过温湿度与零点漂移相关性试验对采集的4个扬尘监测装置零点漂移与温湿度数据分析，温湿度与扬尘监测装置零点漂移具有显著相关性(皮尔逊系数的绝对值|p| 0.5)，且绝对湿度与零点漂移的相关性表现较相对湿度更加稳定，提出了绝对湿度与扬尘监测装置零点漂移的线性函数，函数的湿度系数与温度呈正相关。温度从40℃升至60℃，通过温度与扬尘监测装置输出信号单因素试验表明，零点漂移量是灵敏度变化量的65.7倍，零点漂移是影响扬尘监测装置测量精度的关键因素。建立了基于温湿度的BP网络扬尘监测装置零点漂移补偿模型，试验表明，此模型较基于温湿度的二阶多项式补偿模型数据波动幅度降低了8.8%，较基于温度的BP网络补偿模型降低了60.3%。对本文基于温湿度补偿的扬尘监测装置进行田间测量试验，结果表明，本文监测装置较无补偿扬尘监测装置的最终测量误差降低了57.5%，测量结果波动幅度降低了34.2%，有效降低了扬尘监测装置的测量误差。研究结果可为农田扬尘在线实时监测研究提供技术支撑。