太陽能自動(dòng)灌溉控制器干濕探頭抗鈍化技術(shù)研究

【摘要】： 在當(dāng)前水資源日益短缺情況下,推廣節(jié)水灌溉已成為世界各國為緩解水資源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然選擇。要改變傳統(tǒng)的灌溉方式,推行現(xiàn)代精準(zhǔn)農(nóng)業(yè),沒有穩(wěn)定、可靠的土壤干濕探頭就無法保證智能化節(jié)水灌溉的實(shí)施。然而,由于土壤干濕探頭長期工作在耕作層土壤中,很易發(fā)生腐蝕和鈍化,從而引起土壤濕度探測(cè)的失靈,進(jìn)而導(dǎo)致過灌而浪費(fèi)水資源或缺灌而旱壞農(nóng)作物和植物。 本文對(duì)太陽能自動(dòng)節(jié)水灌溉控制器土壤干濕探頭抗鈍化技術(shù)進(jìn)行理論和實(shí)驗(yàn)研究,研發(fā)了石墨膠凝材料的抗鈍化探頭。采用了壓力實(shí)驗(yàn)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、直流探針壓降法和掃描電鏡等方法和手段,對(duì)探頭的形狀和表面微結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)與制造方法進(jìn)行了深入的研究,對(duì)不同環(huán)境和使用條件的土壤干濕探頭的導(dǎo)電性能、力學(xué)性能、耐腐蝕性能和抗鈍化性能進(jìn)行了對(duì)比分析。研究結(jié)果表明: (1)電阻值變化與接觸面積并不呈線性關(guān)系,在接觸面積較小時(shí),探頭兩端電阻值隨接觸面積的增大而迅速減小,當(dāng)接觸面積增加到一定程度時(shí),探頭兩端電阻值隨著接觸面積增大而減小的速率變慢,但探頭和土壤之間的接觸面積與探頭兩端電阻值并沒有必然的聯(lián)系。如內(nèi)“W”形探頭插入深度為3mm時(shí)與矩形探頭插入深度為15mm時(shí)相比,不但接觸面積較小而且其檢測(cè)到的電阻值也比較小。 (2)土壤在由濕變干的過程中,有輕微收縮,致使探頭與土壤接觸由緊變松,導(dǎo)致測(cè)量值與實(shí)際值發(fā)生偏差,土壤越干,偏差越大。合理的形狀和表面微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能有效減小這種偏差,其中內(nèi)“W”型土壤干濕探頭和表面微齒結(jié)構(gòu)土壤干濕探頭效果最為明顯。 (3)在酸、堿、鹽環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試,石墨膠凝材料探頭都能保持良好的導(dǎo)電性能,穩(wěn)定性和可靠性明顯高于金屬探頭。酸性和鹽分含量高的環(huán)境對(duì)石墨膠凝材料探頭有一定的侵蝕作用,其中鹽含量高的工作環(huán)境對(duì)石墨膠凝材料探頭的腐蝕性最大,但都不影響使用效果,也未見發(fā)生鈍化,而堿性環(huán)境下對(duì)石墨膠凝材料探頭的基本沒有影響。 (4)土壤干濕探頭插入土壤后,其兩端電阻值在初期階段并不是很快穩(wěn)定下來的,而是呈現(xiàn)出不斷增大的變化規(guī)律。其中金屬探頭初值很小,其兩端電阻值迅速增大,相比而言,石墨膠凝材料探頭所測(cè)電阻值較穩(wěn)定,其增速并不明顯。 (5)用SEM對(duì)四個(gè)在相同環(huán)境下使用了不同時(shí)間的銅鍍鎳探頭橫截面進(jìn)行拍照分析可知,隨時(shí)間越久,鈍化膜層越厚,但膜層厚度與時(shí)間并不呈線性關(guān)系,膜層生長速度隨著時(shí)間的增長而減小。 【關(guān)鍵詞】：太陽能 自動(dòng)灌溉 土壤干濕探頭 抗鈍化性能
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：S277.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題的來源11
• 1.2 課題的提出11-12
• 1.3 相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀12-18
• 1.3.1 節(jié)水灌溉裝備技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 太陽能在節(jié)水灌溉方面的利用的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 節(jié)水灌溉技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.4 防腐蝕抗鈍化的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4 研究的意義與內(nèi)容18-21
• 1.4.1 研究意義18-19
• 1.4.2 研究內(nèi)容19-21
• 第二章 干濕探頭腐蝕鈍化理論分析21-33
• 2.1 金屬干濕探頭的腐蝕理論分析21-26
• 2.1.1 金屬干濕探頭的化學(xué)腐蝕原理22-23
• 2.1.2 金屬干濕探頭的電化學(xué)腐蝕原理23-26
• 2.2 金屬干濕探頭的鈍化理論分析26-31
• 2.2.1 金屬干濕探頭的陽極鈍化27
• 2.2.2 金屬干濕探頭的化學(xué)鈍化27-29
• 2.2.3 金屬干濕探頭的鈍化機(jī)理29-31
• 2.3 膠凝材料以及石墨的腐蝕分析31-32
• 2.3.1 膠凝材料腐蝕分析31-32
• 2.3.2 石墨腐蝕分析32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 干濕探頭防腐抗鈍化材料的研究33-43
• 3.1 干濕探頭防腐抗鈍化材料的技術(shù)要求33-38
• 3.1.1 探頭在土壤中的腐蝕情況分析33-37
• 3.1.2 探頭鈍化情況分析37-38
• 3.2 抗鈍化材料制備38-42
• 3.2.1 抗鈍化材料配方38-40
• 3.2.2 抗鈍化材料的制備工藝40-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第四章 防腐抗鈍化干濕探頭結(jié)構(gòu)與形狀的研究43-54
• 4.1 干濕探頭的形狀研究44-51
• 4.1.1 矩形干濕探頭的研究44-45
• 4.1.2 圓柱型干濕探頭的研究45-47
• 4.1.3 “V”型干濕探頭的研究47-48
• 4.1.4 內(nèi)“W”型干濕探頭的研究48-50
• 4.1.5 工字型干濕探頭的研究50-51
• 4.2 干濕探頭表面微結(jié)構(gòu)的研究51-53
• 4.2.1 表面微結(jié)構(gòu)的制備51-52
• 4.2.2 表面微結(jié)構(gòu)的性能分析52-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 第五章 太陽能灌溉控制器干濕探頭實(shí)驗(yàn)與分析54-88
• 5.1 石墨膠凝材料機(jī)械性能實(shí)驗(yàn)55-58
• 5.2 石墨膠凝材料導(dǎo)電性能測(cè)試58-62
• 5.3 探頭材料腐蝕及鈍化實(shí)驗(yàn)62-72
• 5.3.1 探頭材料在酸液中試驗(yàn)62-65
• 5.3.2 探頭材料在堿液中試驗(yàn)65-67
• 5.3.3 探頭材料在鹽液中試驗(yàn)67-72
• 5.4 探頭在土壤中測(cè)試72-78
• 5.4.1 初期穩(wěn)定性測(cè)試72-74
• 5.4.2 探頭形狀與導(dǎo)電性的關(guān)系分析74-76
• 5.4.3 微結(jié)構(gòu)對(duì)導(dǎo)電性的影響分析76-78
• 5.5 探頭表面測(cè)試分析78-84
• 5.6 太陽能自動(dòng)灌溉控制器干濕探頭抗鈍化技術(shù)的工程實(shí)例84-87
• 5.7 本章小結(jié)87-88
• 第六章 結(jié)論與展望88-91
• 6.1 結(jié)論88-89
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)89
• 6.3 工作展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果97-98
• 致謝98-99
• 附錄199-101
• 附錄2101-104

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