SWR土壤湿度传感器温漂特性与补偿研究

摘要

针对基于驻波率(SWR)原理的土壤湿度传感器在长期工作中受温度影响的问题,提出基于二元回归分析法的温度补偿模型,利用最小二乘原理确定补偿模型的待定参数,对传感器进行温度补偿.从硬件电路和测量原理对SWR土壤湿度传感器的温漂特性进行研究.使用高低温交变湿热实验箱,在设定温度5～ 45℃范围内进行实验,测试结果表明,在温度补偿前该传感器测量土壤体积含水率的最大绝对误差范围为-2.65％～2.22％,其最大相对误差为29.76％,最大均方误差为2.211 9％.将SWR土壤湿度传感器输出值与PT100型温度传感器输出值进行数据融合,基于最小二乘优化计算的二元回归分析法得到温度补偿模型,其拟合的决定系数为0.998.取不同温度下的实验数据进行补偿模型的验证,结果表明,SWR土壤湿度传感器进行温度补偿后,其测量结果的最大绝对误差范围为-0.26％ ～0.69％,最大相对误差不超过5.23％,均方误差较补偿之前减小一个数量级,且最大均方误差为0.157％.表明采用该温度补偿模型可以有效减小温度对SWR土壤湿度传感器的影响,提高其测量结果的精度和可靠性.