生物质农田分布测量感应元件制造技术

本发明专利技术涉及一种生物质农田分布测量感应元件，其特征在于，两矩形金属电极平行排列，附着在一片绝缘体上而形成的单面电容，两金属电极之间间隔区域涂覆憎水材料，两金属电极的表面有成矩阵排列的尖端金属突起，两个金属电极各接一根输出导线。通过生物质农田分布测量感应元件敏感度的有限元模拟，以及与实际实验比照，得到结构的最佳尺寸，与现有类似传感器对比，灵敏度极高、分辨率极高、结构简单、便于对误差进行修正、易于加工制造，节省制造成本；可以应用到更广泛的需要高速、高灵敏度的基于水分的检测系统中。

【技术实现步骤摘要】
生物质农田分布测量感应元件
本专利技术涉及一种测量元件,特别涉及一种生物质农田分布测量感应元件。
技术介绍
精准农业是现代农业的发展方向，由信息技术支撑的、根据空间变化定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。这套系统的技术基础是各种传感器的应用。目前已有多种产量传感器得到了较快发展，然而对于生物质农田分布测量的传感器的研究由于开发难度较大，迄今没有一个可实际工作的传感器。具有生物质农田分布测量传感器类似功能的传感器的研究最早开始于1995年，使用的主要方法有两种:机械接触式和电容非接触式。这些方法都是通过将设计好的传感器集成在联合收割机的收割头上，在收割的过程中，对生物质的分布情况进行检测，同时借助GPS信号，进行定位。然而机械接触式传感系统具有两个难以克服的缺点:1)定位过程中的误判情况极其严重，接近10%的误差；2)传感器维护成本高，低寿短。同样，非接触式电容传感器的设计缺陷主要是有效感应距离过短，小于5mm，同时由于农田的实际工况极其复杂，严重制约了光电传感器的应用。同时由于农业的特殊性，也限制一些先进但昂贵的技术手段的应用。因此，在目前实际应用中，由于农业工作环境的恶劣性、农业对器件价格的敏感性，以及后期信号链处理等原因，使其他研究团队的该类传感器还停留在实验室阶段，无法转化为生产力，也限制了农业效率的进一步提高。
技术实现思路
本专利技术是针对现有的感应元件不能很好满足生物质农田分布测量需要的问题，提出了一种生物质农田分布测量感应元件，为一种适用于农田分布测量的高灵敏度、长感应距离的传感器感应单元。本专利技术的技术方案为:一种生物质农田分布测量感应元件，两矩形金属电极平行排列，附着在一片绝缘体上而形成的单面电容，两金属电极之间间隔区域涂覆憎水材料，两金属电极的表面有成矩阵排列的ImmXlmm,高度为0.5mm大小的金字塔颗粒状尖端金属突起，颗粒状突起间距离为1cm，两个金属电极各接一根输出导线。所述两金属电极宽度为15到55毫米，如果要求灵敏度，以40毫米最佳；如果要求识别率，以20毫米最佳；两电极之间距离为15-25毫米，以17毫米最佳。所述两矩形金属电极同长，宽度可不同。本专利技术的有益效果在于:本专利技术生物质农田分布测量感应元件，通过有限元数学模拟电场能量密度的变化，该结构的10%电磁场变化线的有效发射射程为5 Cm,比现有结构的模拟结果高15倍以上，灵敏度极高；通过和数据分析单元结合，进行实地测试，当作物湿度仅为8%的极度干燥情况下，依然可以达到92%的有效检测度，分辨率极高；结构简单，便于对误差进行修正；易于加工制造，节省制造成本；可以应用到更广泛的需要高速、高灵敏度的基于水分的检测系统中。【附图说明】图1为本专利技术生物质农田分布测量感应元件俯视图； 图2为本专利技术生物质农田分布测量感应元件与防护层的侧视图； 图3为本专利技术不同电极宽度和电极间距结构的生物质农田分布测量感应元件敏感度的有限元模拟图。【具体实施方式】如图1所示生物质农田分布测量感应元件俯视图和图2所示生物质农田分布测量感应元件与防护层的侧视图，测量感应元件是由两片金属片A与B附着在一片绝缘体D上而形成的单面电容装置，两片金属片A与B作为两金属电极，均为矩形结构，同长，宽度可不同，如图1，y轴长度相同，但是X轴，A与B的宽度不同，平行排列分布，两金属电极之间保持一定的间隔，间隔区域涂覆憎水材料C，两金属电极的表面有成矩阵排列的尖端突起E，两个金属电极A与B各接一根输出导线F，整个元件两金属电极上面可用保护层G作为保护结构。如图3所示不同电极宽度和电极间距结构的生物质农田分布测量感应元件敏感度的有限元模拟图，通过有限元模拟以及与实际实验比照，得到较为优化的结果为一个电极A的宽度为20毫米，另一电极B的宽度为40毫米，两电极之间的间隔区域宽度为17毫米，这样既保证了分辨率，又保证了灵敏度。可以通过直接加工印刷电路板来获取，当然也可以通过直接在绝缘板上进行涂覆导电镀层进行。在两个电极之间间隔区域涂覆憎水材料C，本例中选用的是涂覆石蜡层。整个传感单元的长度为50毫米，在传感器的一端进行接线F，用于探测电容的属性。探测电容属性所采用的射频频率在本例中为245KHZ。本例特意在电容的表面增加了成矩阵排列的尖端突起E，E为金属，在这里的材料可选为锡，两金属电极的表面有成矩阵排列的ImmX 1mm，高度为0.5mm大小的金字塔颗粒状尖端突起，颗粒状突起间距离为1cm，这种突起可以更好的将表面电容场发射到更远的空间中去，提高感应灵敏度和感应距离。为了保护电极上的突起和石蜡憎水涂层，一个由雷达用的玻璃纤维构成的厚度为I毫米的保护体G被用来保护感应结构，保证电磁信号衰减率低于1%。两电极的宽度为15-55毫米，如果强调灵敏度，以40毫米为佳；如果强调识别率，以20毫米为佳；两电极之间保持固定的距离，距离为15-25毫米，以17毫米为佳。在电极之间的绝缘板上涂覆憎水材料，可以提高传感器的识别率。在电极上增加高度不低于0.05毫米的金属突起，可以有效的提高传感单元的测试距离。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质农田分布测量感应元件，其特征在于，两矩形金属电极平行排列，附着在一片绝缘体上而形成的单面电容，两金属电极之间间隔区域涂覆憎水材料，两金属电极的表面有成矩阵排列的1mm×1mm，高度为0.5mm大小的金字塔颗粒状尖端金属突起，颗粒状突起间距离为1cm，两个金属电极各接一根输出导线。

【技术特征摘要】
1.一种生物质农田分布测量感应元件，其特征在于，两矩形金属电极平行排列，附着在一片绝缘体上而形成的单面电容，两金属电极之间间隔区域涂覆憎水材料，两金属电极的表面有成矩阵排列的ImmX 1mm，高度为0.5mm大小的金字塔颗粒状尖端金属突起，颗粒状突起间距离为1cm，两个金属电极各接一根输出导线。2.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：管骁，李海洲，刘静，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31