[硕士论文] 昆虫电荷特性测量与探测系统的研究 [复制链接]

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硕士论文-昆虫电荷特性测量与探测系统的研究，正文共71页。
【摘要】 研究昆虫的带电特性对昆虫生理研究、昆虫探测和植物保护具有重要意义,但目前尚未有对昆虫电荷特性非接触式测量的有效手段,也没有对钻蛀类害虫进行探测的有效手段。针对此现状,本文建立了昆虫电荷测量模型和昆虫点电荷模型,进行了电荷感应的理论分析计算,设计制作了感应式电荷传感器;并且设计制作了相应的高灵敏度、抗干扰的信号调理电路,进行了信号和噪声分析;在此基础上基于NI LabVIEW SignalExpress软件和泰克示波器建立了昆虫电荷特性测量系统;并且搭建了相应的标定系统,进行了标定试验和昆虫电荷特性测量试验;首次提出了基于电荷特性的昆虫探测方法,进行了初步探索试验和仿真计算。试验结果表明,非接触式昆虫电荷测量的原理是正确的,测量系统符合设计指标,基于电荷特性的昆虫探测方法是可行的。通过测量系统标定试验,从大信号标定曲线可得出在整个量程内,该传感器测量曲线跟模拟电场曲线和KDY-V型电场仪曲线吻合一致,说明该传感器线性度和准确度较好;从小信号标定曲线可以看出,在KDY-V型电场仪所不能覆盖的小信号区域,标定曲线为过原点的直线,说明该传感器对小信号的灵敏度和线性度都较高,在小信号范围性能优于KDY-V型电场仪。在整个量程内,该昆虫电荷特性传感器对匀强电场的灵敏度是0.05V/m,折算到电荷量灵敏度为0.03pC,线性度优于2%,因此本系统有良好的线性度和较高的灵敏度,完全满足设计指标和昆虫电荷测量试验的要求。通过黄粉虫带电量和电荷特性测量试验可知,以200只黄粉虫电荷量为样本进行测量和统计,发现黄粉虫平均带电量为-245.1×10~(-12)C,标准差为±22.6。这说明黄粉虫都带负电荷,且带电量范围相对集中,具有一定的代表性。通过对测量数据的频域分析,可以得出黄粉虫的电荷信号基本集中在低频范围,且在20Hz以内的能量较为集中的结论。通过对基于电荷模型的昆虫探测原理的初步探索试验,得出了电场反演计算的电场分布情况和电荷源位置信息,证明了根据电荷特性对钻蛀害虫进行探测的方法是可行的。下一步的研究方向是对样机进行改进和完善,以进一步提高测量灵敏度,降低测量噪声,并且对一种典型钻蛀害虫的电荷特性进行研究,建立其电荷特性以及低频电磁辐射信号的特征模型。
【关键词】 昆虫电荷； 电荷感应； 传感器； 测量系统；
【Key words】 insect charge； charge induction； electric field sensor； measuring system；

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