پديد آورنده :
بلال، حميدرضا
عنوان :
ارتقاء يك حسگر تركيبي (نيرو-صوتي) جهت اندازه گيري تراكم خاك در شرايط رطوبتي متفاوت
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مكانيك ماشين هاي كشاورزي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده كشاورزي
صفحه شمار :
هفده، 138ص: مصور،جدول، نمودار
يادداشت :
ص.ع.به فارسي و انگليسي
توصيفگر ها :
شاخص مقاومت افقي , شاخص مخروط , فروسنج صوتي
تاريخ نمايه سازي :
10/3/93
استاد داور :
مرتضي صادقي، محمدرضا مصدقي
چكيده فارسي :
چكيده رايجترين روشهاي اندازهگيري مستقيم و غيرمستقيم تراكم خاك به ترتيب چگالي ظاهري خشك و مقاومت مكانيكي خاك هستند بهطور مرسوم از فروسنج عمودي براي تخمين مقاومت مكانيكي خاكها استفاده ميشود اما استفاده از اين وسيله وقتگير بوده و دادهها را در نقاط مجزا تامين ميكند و بنابراين براي مزارع بزرگ مناسب نميباشد براي تهيه نقشه تغييرپذيري مكاني تراكم خاك در حال حركت از حسگرهاي چند نوكي جهت اندازهگيري پيوسته مقاومت مكانيكي افقي خاك استفاده ميشود هدف از اين پژوهش ارتقا حسگر مقاومت مكانيكي افقي خاك در حال حركت ساخته شده توسط رهنما 1331 بود كه شامل سه منشوري كه توسط ميلههاي رابط با طول يكسان در سه عمق به سه بارسنج متصل شده بودند و همچنين نوكهاي واقع در دو عمق 11 و 13 سانتيمتر مجهز به ميكروف ن بودند كه صداي توليد شده در حين حركت حسگر در داخل خاك را ضبط مينمود گزارش شده است كه نوك منشوري در عمق 11 سانتيمتر در خاك بهمخورده ناحيه گسيختگي تردد ساق حسگر حركت ميكند و مقادير اندازهگيري شده با اين نوك رابطه معنيداري با مقاومت مكانيكي اندازهگيري با فروسنج عمودي در اين اليه 11 1 سانتيمتر نداشت بنابراين فرض شد با بلند گرفتن طول ميله رابط در اين عمق اين نوك در خاك بهم نخورده جلوتر از حوزه گسيختگي تردد ساق حركت كند ميتواند مقاومت واقعي خاك در جلوي نوك حسگر را ثبت كند بنابراين اقدام به ساخت يك ميله رابط بلندتر براي نوك منشوري عمق اول شد همچنين به منظور بررسي اينكه آيا تغيير ويژگي هاي صداي ثبت شده فقط تابع نوع گسيختگي است كه قبال ادعا شده بود يا به نوع گسيختگي و عمق كار بستگي دارد دو ميكروف ن ديگر در دو عمق 6 و 12 سانتيمتري قرار داده شد به همين منظور حسگر مذكور يكبار در يك قطعه زمين در چهار سطح رطوبتي 1 3 PL 1 2 PL 1 2 PL و PL 1 1 PL حد خميري خاك براي بررسي عملكرد حسگر با ميله رابط بلند و كوتاه آزمايش شد و يكبار در يك زمين در چهار سطح رطوبتي مشابه قبل و سه درجه تراكم مصنوعا ايجاد شده با تردد تراكتور بدون تردد يكبار تردد و سهبار تردد مورد آزمايش قرار گرفت مقادير شاخص مخروط براي مقايسه در طول عبور حسگر به فاصله طولي 2 1 متر براي آزمايش اول و با فاصله 12 سانتيمتر در طول عبور حسگر براي آزمايش دوم اندازهگيري شد نتايج نشان داد كه بين مقادير شاخص مقاومت افقي خاك HRI اندازه گيري شده در عمق 11 سانتيمتر با نوك منشوري داراي ميله رابط بلند و ميله رابط كوتاه تفاوت معنيدار وجود دارد و فقط مقادير HRI حسگر با ميله رابط بلند رابطه معنيداري با مقاومت مكانيكي عمودي اندازهگيري شده با فروسنج عمودي داشت اين همبستگي احتماال به دليل حركت نوك در جلوي ناحيه گسيختگي مربوط به ساق حسگر بود مقادير هر دو شاخص HRI و شاخص مخروط CI با كاهش درصد رطوبت خاك به طور معنيداري افزايش يافتند در ارزيابي عملكرد حسگر در شرايط رطوبتي و تراكمي متفاوت با ميله رابط بلند براي نوك منشوري در عمق اول و ميلههاي كوتاه براي دو عمق ديگر روابط معنيدار بين HRI و CI براي هر عمق بدست آمد تحليل سيگنالهاي حسگر صوتي ثبت شده در سه عمق 11 12 و 13 سانتيمتر نشان داد كه صرفنظر از درصد رطوبت مزرعه با افزايش عمق چگالي طيف توان افزايش يافت كه علي رغم نوع گسيختگي هر سه نوك منشوري كه بصورت فشاري ميباشد ميتواند به دليل افزايش سربار خاك با افزايش عمق باشد رابطه معنيداري 47 0 2 R بين چگالي طيف توان با شاخص مقاومت افقي خاك در سه عمق بدست آمد در نتيجه با اين حسگر ارتقا يافته ميتوان تغييرات پيوسته HRI را در كل نيمرخ خاك كه رابطه معنيداري نيز با CI دارد ثبت نمود در توابع انتقالي توسعه يافته براي برآورد CI خاك ميتوان تاثير عمق اندازهگيري را نيز در نظر گرفت واژههاي كليدي شاخص مقاومت افقي شاخص مخروط فروسنج صوتي
چكيده انگليسي :
039 Improvement of a Combined Acoustic Force Sensor for Measuring Soil Compaction at Different Water Contents Hamid Reza Balal hamidrezabalal@gmail com January 21 2014 Department of Agricultural Machinery Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranDegree M Sc Language FarsiAbbas Hemmat ahemmat@cc iut ac irAbstractThe most common direct and indirect measures of soil compaction are bulk density and soil mechanicalresistance respectively The cone penetrometer is used traditionally for measuring soil mechanicalresistance However the use of this device is time consuming and the measurement is made at a singlediscrete point therefore it is not suitable for large size farms The multiple tip sensors are used forcontinuous measurement of horizontal soil mechanical resistance in order to produce spatial mapping ofsoil compaction The objective of this study was to improve the performance of an on the go horizontally operated three prismatic tips penetrometer developed by Rahnama 1390 The sensor consisted of threeprismatic tips at equal distance of 10 cm which were attached to three load cells by equaled length pushrods the tips located at 10 and 30 cm deep were also equipped with microphones for recording the soundproduced during the movement of the sensor through soil It has been reported that the prismatic tip workingat 10 cm depth works through the disturbed soil produced by the sensor shank and the measurement withthis tip did not have any significant relationship with the mechanical resistance measured by thr vertically operated cone penetrometer for this layer 0 10 cm Therefore it was hypothesized that by increasing thelength of the push rod for the tip working at this depth the tip will penetrate through the undisturbed soilahead of the disturbed soil Also in order to study whether the characteristics of the recorded sound is onlya function of failure type that was claimed previously or depends on the failure type as well as the workingdepth of the tip two more microphones were used and one was located on the sensor shank at 6 cm depthfrom the soil surface and the second one was inserted into the second tip located at 20 cm depth Theimproved sensor was field tested at four water contents 0 5 PL 0 7 PL 0 9 PL and 1 1 PL PL Plasticlimit for studying the sensor performance with long and short rods for the first tip located at 10 cm deep In the second field test the sensor was evaluated using only the long push rod at the same four watercontents and 3 degrees of soil compaction created by tractor traffic no pass one pass and three pass Theresults showed that there was a significant relationship between horizontal resistance index HRI and themechanical resistance measured by a cone penetrometer This significant relationship is probably due tothe tip movement through the undisturbed soil ahead of rupture region created by the sensor shank Bothvalues of HRI and cone index CI significantly increased by a decrease in soil water content In fieldevaluation of sensor at different level of soil water content and compaction using long push rod for the 10 cm deep prismatic tip significant relationships between HRI and CI for each depth were obtained Theanalysis of sound signals recorded at three depths of 10 20 and 30 cm showed that regardless of soil watercontent increase in measuring depth the power spectral density of the recorded sound was increased Dueto the failure mode at three measuring depths this could be due to an increase in surcharge in soil withincreasing depth A significant relationship R2 0 74 between power spectral density and HRI at threedepth was found As a result by using this developed sensor one can record the continuous variation inHRI in whole soil profile which has a significant relationship with CI Key words Horizontal resistance index Cone index Acoustic penetrometer
استاد داور :
مرتضي صادقي، محمدرضا مصدقي
