基于Pyboard的土壤水通量测量系统研究

摘要

针对目前没有成熟的土壤水通量测量设备的问题,通过技术分析,使用Pyboard控制单元、MicroPython编程语言和ADS1256模数转换芯片,设计了一款土壤水通量传感器.使用Python软件,利用Math库中的Matplotlib函数设计了上位机软件,通过传感器功能测试,可实现土壤热扩散系数、容积热容量、热导率以及土壤水通量的测量.选用石英砂、壤质砂土、砂质壤土和砂质黏壤土4种土样进行试验,根据最大无量纲温度差(MDTD)法和比率(Td/Tu)法得出计算值,并与实际水通量进行对比.结果 表明,该系统测量精度高、运行稳定.两种方法的计算结果与实际值之间线性度良好,4种土样的MDTD法决定系数分别为0.967 7、0.979 8、0.978 0、0.964 7,Td/Tu法的决定系数分别为0.984 5、0.998 5、0.9989、0.998 6,说明系统具有较高的测量精度.通过适应性评价得出,4种土样中Td/Tu法计算值与实际值之间的相关性更好,误差更低,计算效果优于MDTD法.