4.3 農(nóng)田環(huán)境信息感知傳感技術(shù)

《智慧農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)與裝備》第四章農(nóng)田環(huán)境信息感知技術(shù)機(jī)電工程學(xué)院4.14.2概述傳感器技術(shù)4.34.4農(nóng)田環(huán)境信息感知傳感器技術(shù)農(nóng)田小氣象（小氣候）3第四章農(nóng)田環(huán)境信息感知技術(shù)4.3農(nóng)田環(huán)境信息感知傳感技術(shù)4.3.1溫度傳感器溫度傳感器能將所感受到的溫度轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)。根據(jù)測量方式可分為接觸式和非接觸式。根據(jù)傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。1.接觸式溫度傳感器溫度計(jì)通過熱量傳導(dǎo)或?qū)α鬟_(dá)到熱平衡，從而使溫度計(jì)的示值能直接表示被測對(duì)象的溫度，其測量精度較高。電阻式溫度檢測器：它的電阻值隨溫度的上升而改變，若其電阻值隨溫度的上升而上升稱為正電阻吸收，若其電阻值隨溫度的上升反而下降就稱為負(fù)電阻系數(shù)。（以PT100為例）PT100（-200℃-650℃）用Pt做成，一般使用電橋測量方法，通過恒定電流的方式將變化的阻值轉(zhuǎn)化為變化的電壓值，并通過信號(hào)放大、信號(hào)濾波與模擬信號(hào)處理后由A/D采集獲取PT100的阻值，通過查表的方法準(zhǔn)確測量出環(huán)境溫度信息。2.非接觸式溫度傳感器多用來對(duì)動(dòng)態(tài)物體、小目標(biāo)和熱容量小或溫度變化迅速對(duì)象的表面溫度進(jìn)行測量，也可以用于測量溫度場的溫度分布。4.3.2熱電偶和熱電阻傳感器4.3.1溫度傳感器信號(hào)的性質(zhì)檢測溫度范圍材料熱電阻傳感器電阻，溫度的變化使電阻產(chǎn)生正的或負(fù)的阻值變化0-150℃溫度變化敏感的金屬材料熱電偶傳感器電壓，隨溫度的改變而改變0-1000℃兩種不同的金屬材料組成VS熱電偶傳感器工作原理：焊接兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，當(dāng)A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間形成溫差時(shí)，兩種之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電阻傳感器工作原理：利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)自身電阻也隨著發(fā)生變化的特性來測量溫度。將熱電阻的受熱部分（感溫元件）用細(xì)金屬絲均勻地纏繞在絕緣材料制成的骨架上，當(dāng)被測介質(zhì)中有溫度發(fā)生變化時(shí)，所測得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)中的平均溫度。4.3.2熱電偶和熱電阻傳感器1.氯化鋰濕度傳感器1）電阻式氯化鋰濕度計(jì)價(jià)廉、結(jié)構(gòu)簡單且精度高等優(yōu)點(diǎn)2）露點(diǎn)式氯化鋰濕度計(jì)利用氯化鋰飽和水溶液的飽和水汽壓隨溫度變化而進(jìn)行工作。2.碳濕敏元件響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、無沖蝕效應(yīng)和滯后環(huán)窄。3.氧化鋁濕度計(jì)體積小，靈敏度高，響應(yīng)速度快，測量信號(hào)直接以電參量的形式輸出。4.陶瓷濕度傳感器高溫條件下測量濕度4.3.3濕度傳感器光照度即每平方米的流明（lm)數(shù)，也稱為勒克斯（lx),是照明的國際單位，反應(yīng)光照強(qiáng)度的一種單位。光電式傳感器是一種將電元件作為檢測原件，將光通量轉(zhuǎn)換為電量感器，一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。其工作原理是把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的變化，借助光電元件進(jìn)一步將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。4.3.4光照傳感器1.吸收式將被測物體置于恒定光源與光電元件之間，根據(jù)被測物對(duì)光的吸收程度或?qū)ζ渥V線的選擇來測定被測參數(shù)，如測量液體、氣體的透明度。4.3.5光電傳感器2.反射式由恒定光源發(fā)出的光投射到被測物體上，被測物體把部分光通量反射到光電元件上，根據(jù)反射的光通量多少測定被測物表面狀態(tài)和性質(zhì)，如測量零件的表面粗糙度、表面缺陷、表面位移等。4.3.5光電傳感器3.遮光式是被測物體位于恒定光源與光電元件之間，光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物遮去一部分，使作用在光電元件上的光通量減弱，減弱的程度與被測物在光學(xué)通路中的位置有關(guān)。測量長度、厚度、位移線、角位移、振動(dòng)等。4.3.5光電傳感器4.輻射式被測物體本身就是輻射源，它可以直接照射在光電元件上，也可以經(jīng)過一定的光路后作用在光電元件上。包括光電高溫計(jì)、比色高溫計(jì)、紅外偵查、紅外遙感應(yīng)用：防火報(bào)警、構(gòu)成光照度計(jì)。4.3.5光電傳感器控制二氧化碳濃度的高低對(duì)作物產(chǎn)量具有重大的影響。1.二氧化碳傳感器類型1）半導(dǎo)體式二氧化碳傳感器2）催化劑二氧化碳傳感器3）熱導(dǎo)池式二氧化碳傳感器4）電化學(xué)式二氧化碳傳感器5）紅外線二氧化碳傳感器二氧化碳作為光合作用的主要原料，其濃度高低直接關(guān)系到農(nóng)作物的光合效率，決定著農(nóng)作物的生長成熟、質(zhì)量及產(chǎn)量。