고주파의 2개 주파수 임피던스 변화를 이용한 토양 내 수분함량 정밀측정

서지정보

· 발행기관 : 한국농업기계학회
· 수록지 정보 : Journal of Biosystems Engineering / 28권 / 4호 / 369 ~ 376페이지
· 저자명 : 김기복, 김상천, 주대성, 윤동징

초록

본 연구는 기존의 단일 주파수변화를 이용하는 토양 용적수분함량 측정의 정확도를 향상시키고 토양의 조성비 및 입도 분포가 서로 다른 토양 시료에 대해서도 정확한 측정이 가능한 측정방법을 개발하기 위하여 수행되었다. 이를 위하여 수직 평판형 정전용량 센서를 설계·제작한 후 고주파 정전용량을 측정하고 분석한 결과 토양 수분함량 측정 센서로 사용이 가능한 것으로 나타났다. 고주파의 2개 주파수 변화를 이용하여 기존의 단일 주파수 변화를 이용하는 방법과 비교하기 위하여 5 MHz와 20 MHz의 측정주파수를 선정하였다. 선행연구에서 제안된 토양 수분측정용 고주파 발진회로(Kim, et. al., 2001)를 개선하여 5 MHz와 20 MHz의 발진회로를 각각 설계·제작하였다. 센서 내 토양의 수분함량 변화에 의한 정전용량 변화를 발진주파수 변화로 측정하기 위하여 주파수카운터 회로와 관련 신호처리 회로를 제작하였다. 각각의 발진회로에서 토양 수분의 증가에 따라 발진주파수는 거의 다항 함수적으로 감소하였으며 기존의 연구결과와 동일한 경향을 나타내었다. 5 MHz와 20 MHz의 발진주파수 변화를 독립변수로 하여 용적수분함량을 측정하기 위한 중회귀모델을 분석한 결과 기존의 단일 발진주파수 변화를 독립변수로 하는 3차의 다항식 모델의 결과보다 양호한 결과를 나타내는 것으로 분석되었다. 2종류의 토양 시료를 대상으로 하여 분석한 결과 본 연구에서 제안한 2개의 주파수를 이용한 중회귀모델의 결정계수는 0.966, 검증표준오차는 0.027 cm3/cm3, bias는 0.001 cm3/cm3로 나타나 정확도가 향상되는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서는 2종류의 토양 시료만을 대상으로 하였으므로 앞으로 보다 많은 여러 종류의 토양 시료를 대상으로 하는 보완연구가 필요할 것으로 사료된다.

참고자료

· 없음