面向土壤湿度的高灵敏度多框架叉指式电容传感器研究

孙世政; 刘鑫鹏; 何江; 武宇峰

重庆理工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (10) : 165 -172.

孙世政, 刘鑫鹏, 何江, 武宇峰

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摘要

为提高基于电容原理的土壤湿度测量方法的灵敏度和精度，利用边缘效应设计了多框架叉指电容结构，采用有限元分析对金属化比、电极对数和电极层数等结构参数进行优化；搭建土壤温湿度实验和湿度标定平台，针对黄土、红土、黑土、沙壤土和河沙5种土壤开展温度补偿实验，提出基于鲸鱼算法优化BP神经网络(WOA-BP)的补偿方法；针对5种土壤开展湿度标定实验。结果表明：与传统补偿模型相比，WOA-BP温度补偿模型的均方根误差最大降低了87.67%,5种土壤湿度测量的平均灵敏度为0.129 nF/%。