施肥对TDR土壤水分传感器测量精度的影响研究

为明析施肥对时域反射法(TDR)土壤水分传感器测量精度的影响规律,并提出适宜的标定方法,以提高其测量精度。以TDR土壤水分传感器作为研究对象,考虑土壤质地、土壤含水率、施肥量3个因素,选取新疆棉花主产区喀什的壤质砂土、克拉玛依的粉质壤土、昌吉的粉砂质黏壤土,设5个土壤含水率水平,5个施肥水平,共计75个处理;以烘干法为基准,建立了TDR土壤水分传感器标定模型,并进行验证。结果表明:在不同土壤含水率条件下,TDR传感器误差随着含水率的增加整体呈增大的趋势。同一含水率时,壤质砂土条件下的TDR传感器误差随施肥量的增加整体呈现增大的趋势;粉质壤土条件下的TDR传感器误差随施肥量的增加呈先减小后急剧增大的趋势;粉砂质黏壤土条件下的TDR传感器误差随施肥量的增加呈先增大后减小再增大的趋势。建立了TDR土壤水分传感器输出值与施肥量、含水率之间的多元回归预测模型并采用Logistic模型进行了标定,壤质砂土、粉质壤土、粉砂质黏壤土试验条件下标定后的平均绝对误差分别为-0.18%、1.46%、0.01%,表明考虑施肥量及含水率的变化对TDR传感器检测精度的提高有积极作用。

低成本TDR设备土壤含水率试验研究

因为土体含水量会影响土体的物理特性,土壤含水率监测成为了岩土工程中一项重要的内容。目前市场上常用的TDR监测设备价格昂贵,且操作繁杂。文中根据时域反射技术原理(Time Domain Reflectometry,TDR)提出了低成本TDR设备土壤含水率集成监测技术。文中先是自主设计TDR元件,以降低工艺制造成本。然后编写MATLAB1.0分析软件进行数据自动分析。最后通过探针长度测量试验和土壤含水量测量试验,为TDR在土壤含水量测量方面的应用提供了参考。

基于TDR技术的电缆线长时差法测量技术

为了提升电缆线长测量精度,为输电线缆的实际铺设奠定基础,研究基于TDR技术与深度神经网络的电缆线长时差法测量技术。结合时差法与RBF深度神经网络,实现对待测电缆线起始端点的定位,通过TDR技术向所定位的起始端点位置注入脉冲电压信号,运用模拟内插值法得出入射脉冲与反射脉冲的时间间隔,运算获得脉冲的行波波速,得出待测电缆线的长度。实验结果表明,该技术可精准定位实验电缆线的起始端点位置,位置坐标的最高误差低于0.13 m,能够测量出实验电缆线的长度,所测长度与实际电缆线长度较为接近。

ERT与TDR联合反演层状土壤水分运动过程

土壤水是地表水与地下水联系的纽带,是物质输送和运移的载体,在土壤-植物-大气(SPAC)系统中起着关键性的作用。土壤水分运动是一个非常复杂的过程,为充分了解水分在土壤中的运动过程,应用微扰动的高密度电阻率仪(ERT)监测了一层状结构的土壤剖面在注水入渗试验前、后不同时刻的电阻率的变化过程;同时,用时域反射仪(TDR)测量了点尺度上土壤体积含水量,建立了土壤电阻率和含水量的定量关系。结果表明,高密度电阻率法能够较为准确地监测土壤水分入渗深度和剖面含水量,土壤水分运动以向下的垂向运动为主并伴有微弱的水平流动;当土壤含水量低于0.15 cm^(3)·cm^(-3)时,随着含水量的增大,电阻率变化较大;当土壤含水量较高时,电阻率随含水量的变化不明显;根据建立的电阻率和含水量的定量关系公式,估算出在土壤界面处当上层土壤质量含水量达到0.136 g·g^(-1)时水分开始向下层入渗,相关研究成果为定量分析土壤水在分层界面处的变化情况提供了一种新的方法。

考虑含水率变化的路基压实填料介电特性试验研究

研究介电特性是路基电磁法无损检测技术的基础,为分析路基填料介电特性及其与含水率关系,采用TDR测试砂土、黏性土、改良土、盐渍土等6种典型填料在不同压实度、含水率状态下的介电常数。结果表明:压实填料的介电常数主要受含盐量、含水率、土质类型、压实度等影响;一般路基填料的介电常数主要受控于含水率,压实度在90.0%~96.0%变化时对填料的介电常数影响不显著;一般黏性土、砂性土、改良土的含水率-介电常数关系采用Alharathi模型拟合可满足工程应用精度要求;不同压实度下的Alharathi模型参数较为接近,a=0.100~0.140、b=-0.270~-0.140;掺灰改良土不同压实度的拟合参数差别较大,实际应用中应考虑掺灰比及压实度对介电常数-含水率关系模型的影响。

基于FrFT-FH架构LPD通信波形设计与性能分析

针对Chirp基调制信号在分数阶傅里叶变换域特征明显,信号周期易被检测等问题,提出一种能够实现多域隐蔽的低检测概率(low probability of detection,LPD)波形构造方法。该方法采用分数阶傅里叶变换跳频(fractional Fourier transform-frequency hopping,FrFT-FH)架构,在不改变Chirp信号扩频增益的前提下,通过时宽分割和重组(time width division and reorganization,TDR),降低信号在分数阶傅里叶变换域和周期域的能量聚敛特性。仿真结果表明,相较于现有LPD波形只能实现单一特征域隐蔽的问题,所提波形在不影响系统通信性能的前提下,面对频域检测、分数阶傅里叶变换域检测、周期域检测多种检测手段,在10 dB信噪比条件下的信号检测概率均低于0.2,满足系统在不同特征域下的LPD需求。

TRIME-TDR土壤水分测定系统的原理及其在黄土高原土壤水分监测中的应用

时域反射仪 (TDR)作为目前较为先进的土壤水分监测仪器 ,具有便利、快捷、准确的特性 ,并能连续、自动地定位监测土壤水分动态变化。在众多的TDR产品中 ,TRIME TDR是目前较为普遍使用的一种。介绍了时域反射技术的基本原理 ,TRIME TDR土壤水分测定系统的组成、构造和在黄土地区的实地安装、标定、使用 ,以及影响其测值准确性的相关因素。

TDR测定土壤含水量的标定研究

探讨了TDR测定土壤含水量的原理,并对黑河上游阿柔试验样地取土样进行了土壤体积含水量测定的室内标定试验,得出相关性较好的TDR测定土壤体积含水量的关系式.结果表明:通过室内土样回填建立的TDR测定的体积含水量与土壤实际含水量相关性很好,可以利用TDR精确的测定土壤含水量,为黑河遥感项目提供精确的地面土壤水分数据,为遥感反演和验证提供基础数据.所得到的标定结果对于具有相同土质的黑河中游土壤具有参考价值.

TDR法测定土壤含水量的标定研究

用波兰ET FOM/mts型TDR水份测定仪对封丘地区两种质地土壤在不同的温度和容量条件下进行测定 ,结果表明 ,其介电常数的平方根 (ε)与土壤容积含水量 (θ)有良好的线性关系 (r≥ 0 .997)。标定曲线的误差 (Sθ/ε)范围为 0 .0 0 2～ 0 .0 2 7cm3cm- 3,其中砂质土壤在温度较低 (1 6℃ )条件下的误差最小 ,壤质粘土在温度较高 (2 6℃ )条件下误差最大。

TDR法、中子法、重量法测定土壤含水量的比较研究

对用TDR法、中子法和重量法测得的土壤水含量观测值的比较结果表明 ,随着土壤深度和测量时间的变化 ,中子法的平均测定误差为 3.76 % ,TDR法为 3.5 9%。并且这 2种方法的土壤水含量观测值的时空变化和重量法具有相同的趋势。因此 。

黄土高原土壤水分的自动监测——TDR系统及其应用

TDR(Time Domain Reflectory)——时域反射仪是一种用于测量土壤水分的仪器 ,这是一种利用电磁脉冲方法 ,根据电磁波在介质中传播速度来测试介质的介电常数从而测定土壤水分的仪器。本文介绍了一套 TDR系统的组成和测量方法 ,并对测量结果进行了室内和野外校正 ,结果表明 ,野外校正比较符合实际情况 ,可以作为黄土高原地区进行 TDR校正的参考。由于具有快速、准确等优点 ,能自动、连续地监测土壤含水量 。

岩溶(土洞)塌陷TDR监测试验研究

结合土洞的分布和形成演化的特点,采用具有分布式特点的同轴电缆时域反射(TDR)技术开展岩溶土洞监测研究。通过室内同轴电缆的抗拉、胶结同轴电缆的抗折等试验,以及在建高速公路上铺设方法的对比,得到以下结论:TDR用于野外岩溶土洞发育区的监测是可行的,但要求同轴电缆的拉断荷载低于200N,水泥砂浆的配比在1∶3～1∶4之间,且梁式胶结同轴电缆铺设方法较好。

TDR在测量农田土壤水分中的室内标定

给出了一种较简便、准确的时域反射仪（TDR）室内标定方法，该方法工作量小，克服了田间土壤水分空间变异的影响，更适用于粘壤土质的TDR标定。通过对昆山地区粘壤土质的实例标定发现，TDR测量值较烘干法明显偏低，绝对偏差范围0．02～0．09cm^3／cm^3，相对偏差随着土壤含水量的减小有增加趋势。但TDR的测量值与真实值之间有较高的相关性（R^2=0．9837，P〈0．001），可以用一个简单的线形函数进行校正，校正后的TDR测量值中将有98．4％的值接近土壤含水量真实值，说明该校正公式可以作为昆山地区进行TDR校正的参考。

用NMR法验证在冻土中TDR标定曲线的可靠性

TDR技术是一种较新的测定冻土中未冻水含量的方法,它有很多优点,但是由于TDR技术应用于冻土中测定未冻水含量起步较晚,其可靠性有待于进一步验证.NMR技术是一种较成熟的测定冻土中未冻水含量的方法.通过应用NMR和TDR两种方法对不同初始含水率下的棕壤土冻融特征曲线的测定,对TDR法的标定曲线的可靠性进行了验证.结果表明:采用TDR法与NMR法测得的冻融特征曲线明显不同,在相同负温下前者的测定值高于后者,且其差异随初始含水率增高而加大;NMR法的测定结果表明,初始含水率对冻融特征曲线的影响很小;而TDR法的测定结果表明,由TDR法测得的冻融特征曲线,受初始含水率影响很大,随初始含水率的升高而明显加大.这表明含冰率和温度对冻土的介电常数影响很大,因此,采用TDR法测定冻土的未冻水含量时不宜采用原有的标定曲线.

TDR测定喀斯特地区石灰土含水量的标定研究

土壤含水量是气候、水文、土壤侵蚀等研究中的一个重要参数。TDR法因具有方便、快速、精确且不扰动土壤等优点而得到广泛应用,但因受土壤质地、容重、温度等物理因素的影响而必须对其进行标定。本研究采用室内标定(壤土)和田间标定(粗、中、细质土以及三者的组合)相结合的方式,对用TDR法测定的喀斯特地区不同质地石灰土含水量进行了标定。结果表明:(1)TDR法测定的土壤含水量比烘干法测定值要小,两者最大绝对偏差在室内标定条件下为10.6%,田间标定为12.2%;相应的相对偏差最高分别可达60.3%和32.8%。因此,必须在使用前对TDR进行标定。(2)标定后TDR法测定的土壤含水量精度明显提高,平均绝对偏差低至1.4%~3.1%;室内标定曲线精度略低于田间标定曲线。(3)不同质地组合的TDR法土壤含水量标定曲线的标定精度较高(平均绝对偏差为1.5%~2.6%),可用于不同质地土壤含水量标定。本研究结果可用于修订校正研究区及类似区域TDR法测定土壤含水量的结果。

地下水位及电导率TDR测试探头研制与应用

介绍了一种自制的地下水位及电导率测试探头,利用TDR原理实现了地下水位及其电导率的自动监测方法。在苏州七子山卫生填埋场滤液面高度的测试应用表明:利用TDR测试探头能够很好地反应水位的变化,与传统的水位仪测试相比,具有快捷、经济、即时的优势,而且在高腐蚀和高温环境中也能长时间正常工作,有着较好的工程应用前景。

高有机质含量垃圾的含水量监测试验研究——利用表面处理的TDR探头

为了研究时域反射技术(TDR)对高电导率、高有机质含量的填埋垃圾的适用性,设计并制作了探针表面镀环氧树脂基复合材料和套PVC管的TDR探头,测试并评估了各个探头测试介质含水量的电导率适用范围和感应区域范围,同时推荐了95%探针长度套PVC热缩管的探头作为最优选择.对所选探头进行标定后,安装在填埋自制新鲜垃圾和现场老垃圾的模型单元中,测试渗滤液入渗过程中和入渗后的含水量变化,结果表明:经表面处理后的TDR探头能够有效测试高有机质含量填埋垃圾的含水量,且能够对瞬态渗流过程引起的含水量变化迅速响应;当渗流达到稳定时,TDR测试的含水量结果与水量平衡分析结果较为接近,绝对误差在5%以内.

滑坡监测的一种新方法——TDR技术探析

简要介绍了TDR技术的发展,详细阐述了TDR系统根据TDR电缆的反射波进行滑坡监测的原理。在此基础上,对TDR系统中的电缆、电缆测试仪、数据记录仪和多路复用器进行了具体剖析,并对比水平仪、倾斜仪等传统监测仪器,论述了TDR系统的优点和不足。

TDR联合监测土体含水量和干密度的传感器的设计及应用

土体含水量和干密度是岩土工程中的重要参数,现有测试方法周期长,扰动大,且无法实时进行多点自动化监测。从电磁学理论及时域反射测量(TDR)法出发,系统分析TDR传感器类型、材料及尺寸对测试精度的影响。针对现有商业化传感器的缺点,设计一种整体性强、性能可靠、价格低廉的传感器。通过专门设计的大型模型试验,对该传感器在大型工程中的应用效果进行研究与验证。结果表明,该传感器既能在现场快速测试土体质量含水量和干密度,又能长期实时监测二者在土体不同深度的变化情况,且准确度高,是岩土工程施工阶段质量控制及使用阶段安全监测的一种有效工具。

高盐分环境下TDR测试高含水率方法研究

有效采用TDR技术测试土体含水率的关键在于建立介电常数与体积含水率之间的定量关系,目前常用的介电常数与体积含水率之间的Topp经验关系式是建立在低盐分环境下较低含水率条件下的。通过一系列室内试验,探讨了高含盐量环境下高含水率海相淤泥的介电常数与体积含水率的关系。研究结果表明,Topp经验关系式不适用于含盐量为1.5%～4.5%和质量含水率为120%～320%的海相疏浚淤泥。为了快速连续测试海相疏浚淤泥含水率,提出了一种基于w/θ和w/k坐标系定量分析介电常数与含水率关系的新方法,建立了w/θ与w/k的线性关系式,明确了高盐分环境下高含水率疏浚淤泥的介电常数与含水率之间有很好的相关性。同时采用他人已有的试验数据进一步验证了这种方法的有效性。