外文翻译-底土的土壤结构和饱和导水率

英文原文：Low-costprogrammablepulsegeneratorforparticletelescopecalibrationAbstractInthispaperwepresentanewcalibrationsystemforparticletelescopesincludingmultipulsegeneratoranddigitalcontroller.Thecalibrationsystemgeneratessynchronizedpulsesofvariableheightforeverydetectorchannelonthetelescope.ThecontrolsystemisbasedonacommercialmicrocontrollerlinkedtoapersonalcomputerthroughanRS-232bidirectionalline.Theaimofthedeviceistoperformlaboratorycalibrationofmulti-detectortelescopespriortocalibrationataccelerator.Thistaskincludesevaluationoflinearityandresolutionofeachdetectorchannel,aswellascoincidencelogic.TheheightsofthepulsessenttothedetectorsareobtainedbyMonteCarlosimulationoftelescoperesponsetoaparticlefluxofanydesiredgeometryandcomposition.ElsevierScienceB.V.Allrightsreserved.Toassureacorrectinterpretationofdataobtainedwithscientificinstrumentsonboardsatellites,aswellastocomparethesedatawiththoseofsimilarinstruments,athoroughpre-flightcalibrationisrequired.Forsolarandcosmicrayparticletelescopes,thiscalibrationisusuallycarriedoutintwosteps:first,acalibrationofeachindividualdetectorusingradioactivesourcesandstandardnuclearinstrumentation(NIMorCAMACmodules),followingbyafinaltestofthewholetelescopeperformedinaparticleacceleratorsite.Thesuccessofcalibrationonacceleratorrequiresthat,priortotheexperiences,alldetectorsandelectronicsparameter(polarizationvoltages,amplifiergainsandshapingtimes,thresholds,etc.)havenearlydefinitivevalues.Hereweproposeacheapandsimplepre-calibrationprocedurebasedonanewsystemthatwehavecalledProgrammablePulseGenerator(PPG).ThePPGdevelopedinourlaboratoryhasbeendesignedforaspecificinstrument,afour-detectorcosmicraytelescope,butitcaneasilybemodifiedforsimilarexperiments.Thestandardcalibrationprocedureforindividualdetectorsandtheirelectronicchainsconsistsofintroducingpulsesofknownamplitudescomingfromapulsegenerator,togetherwiththepulsesreleasedinthedetectorbyparticlescomingfromaradioactivesource.However,thesestandardpulsegeneratorsdopresentseverallimitations:Thepulseamplitudemustbesetmanually.Thus,togeneratethepulsesthatdifferentparticleswithdifferentenergieswouldreleaseonthedetectors,itisnecessarytochangethepulseheightseverytime.Standardpulsegeneratorsonlyprovideoneoutputsignal,soeitherseveralmodulesareneededtocalibrateacompletetelescope,oritisnecessarytosplitthesingleoutputinordertogetseveralsignals.Itisdifficulttocheckthecoincidencelogicbecausethefoursignalsarenotindependent.Toovercomethesedifficulties,pulsegeneratorsofprogrammableamplitudeandratehavebeenproposed.Abdel-Aal[1]presentedaprogrammablerandompulsegeneratorwheretheheightandseparationofindividualpulsesarecontrolledbysoftware.Butinhisschemethepulsesarereleaseddirectlyfromadigital-to-analogconverter(DAC),thushavingthetemporalcharacteristicsoftheDACoutput.Ourpurposeistogeneratevariableheightanalogpulseswithsimilarshapetothatreleasedbynucleardetectors.Thelow-costPPGpresentedhereisintendedtointroduceeverydetectorchannel，thepulsesreleasedbyanyparticlefluxsupposedtobeencounteredbytheinstrumentonrealexperiments(inourcase,onouterspaceenvironment).Theproposedpre-calibrationschemeissketchedinthediagramofFig1.Forabignumberofsimulatedevents,theenergysignalsreleasedatthedifferentdetectorsofthetelescopearestoredonapersonalcomputer(PC).Foreachindividualevent,theenergysignaldataaresentthroughabidirectionalRS-232-ClinetothePPG,whichtransformstheresultsofthesimulationintorealpulsesandsendsthemtotherealinstrument.Fig12PPGdescriptionThedesignofthePPGisdividedintotwofunctionalmodules:digitalelectronicsandanalogelectronics,whoseblockdiagramsareenclosedindashedboxesshowninFig2.ThedataarrivingatthedigitalmodulefromthePCaresentto12bitDAC.TheDACoutputvoltagesaretransformedintheanalogmoduleintosuitablepulses,readytobeintroducedintothetestinputoftherelateddetectorchannelofthetelescope.AnaloganddigitalmodulesaredescribedwithsomedetailinSections2.1and2.2.InSection2.3wedescribesomenoiseproblemsrelatedwiththemicrocontroller,andthewaywefoundtosolvethem.2.1AnalogmoduleThismodulemustbecapableofproducingsignalpulsessimilartothosegeneratedinthedetectorsbythepassageofenergeticchargedparticles,whoseshapecanbedescribedbythefollowingfunction:(1)TherelevantsignalparametersarethepulseheightoramplitudeA,therisetimeandthefalltime(hereexpressedas1/etimesratherthan10-90%times).Usingsemiconductordetectors,typicalvaluesforandareapproximately5nsand10us,respectively.Ourparticulartelescopehasfourdetectors,thereforefouralmostsimultaneouspulseswithdifferentamplitudeshavetobegeneratedforeachsimulatedevent.Theseamplitudesaresentbythedigitalmoduletotheanalogmodule,togetherwithastartpulse(seeFig2).Thecommunicationisperformedthroughacouplercircuitforisolationpurposes.Thestartsignalissenttoareferencepulsegenerator,whichgeneratesapulseofconstantamplitude,riseandfalltimes.Oneoftheinputsofeachmultiplieristhisreferencepulse,andtheotherisoneoftheDACamplitudesignals.Thus,everymultiplieractsasamodulator:whenthereferencepulsearrives,themultipliergeneratesasimilarpulsewhoseamplitudeistherespectivevoltagegivenbythedigitalmodule.Thereferencepulsegeneratoristhemostcriticalelementinthesystem,becauseanynoiseinthereferencepulsewillbepresent(andnotindependently)ineachoftheoutputsignals.ThecoreofthiselementisthecircuitshowninFig3.Beforeastartpulsearrivestothereferencepulsegenerator,thecapacitorischargedatvoltage,ultra-precision,guaranteedlong-termdriftvoltagereferencehasbeenusedforthispurpose(MAX677BCPP).Oncethecapacitorpresentstablevoltageandastartpulseisgenerated,thiscapacitorisconnectedtoswitchingtherelay.Inordertoavoidthecharacteristicglitchesofthemechanicrelays,amercuryrelayhasbeenused.Mikhailov[2]haspointedoutrecentlythelimitedpulserate(~100pps)achievablewithmercuryrelays,butwefocusesonmodulatingthepulseamplituderatherthanreachingahighpulserate.Whenisconnectedto,theequationsdescribingtheevolutionofthecircuitofFig3arethefollowing:(2)Thesolutionofthislinearsystemwiththeconditionsandgivesanoutputpulsewiththefunctionalform(1)andamplitude.Thoughtheriseandfalltimesdependonresistorandcapacitorvaluesthroughacomplicatedalgebraicexpression,for(conditionfulfilledhere)thefollowingapproximateexpressionshold:(3)Thevaluesandcharacteristicsofcapacitors,resistorsandreferencevoltagearegiveninTable1;forthesevaluesnsand.Theshape,riseandfalltimeofthereferencepulseareshowninFig4.Fig4.Oscilloscopeimagesofthereferencepulserise(left)andfall(right)flanges.Thequotedvaluesofriseandfalltimereferto10-90%oftheamplitude.Thevaluesofandinthetextreferto1/eoftheamplitude.Thereferencepulsegeneratormustpresentverygoodtimestabilityagainsttemperatureandpowersupplyvariations,aswellasnoiseimmunity.Inordertomeettheserestrictions,specialcomponentshavebeenused,andthereferencepulsegeneratorhasbeenplacedinsideaFaradaycupwiththeaimofisolatingitfromtherestofthesystem.Inordertorespondtothehigh-frequencycomponentsofthereferencepulse(risetime~5ns),themultiplierAD834,whichpresents4nstransitiontime,hasbeenchosen.Theoutputrangeprovidedbythemultipliers0-1000mV,andtheoutputsignalsofeverydetectorchannelaredigitizedby0-4096bitADC.Thus,everymultiplieroutputmustbeadjustedtocoverthecorrespondingADCrange.Thisrequirementisfulfilledbysuitablepiattenuators,thatmatchthePPGoutputandtestinputcharacteristicimpedances,whileadaptingtheoutputandinputranges.Theseattenuatorscanbeeasilychangedtomatchanydetectorchannel.中文翻译：底土的土壤结构和饱和导水率摘要饱和导水率，是在从耕作层和底土中采集来的土壤样品上衡量的。自然产生的土壤容重的范围，是通过对不同年份有或没有轮轨的不同作物取样而得来的。据研究发现，对耕作层来说，的对数与容重之间存在着相当好的线性关系。然而，对于底土，的价值通常在于能发现相应耕作层的回归线。底土的这种过度的导水率，是由于水力传导的生物过程，尤其是源渠道的存在。耕作层较低的渗透系数，相对于底土，是由于这些生物过程被耕作破坏。已经提出了一种简单的模型，在这种模型中，土壤质地和渠道根源都分别有利于的整体价值。我们可以得到这样的结论，底土耕作通过潜在的环境危害可能导致的严重降低，除非它是定期重复的。关键词：容重，源渠道，底土，耕作介绍饱和土的渗透系数对农业生产和环境保护都具有重要意义。饱和导水率，控制水渗透到土壤中，特别是在长期内。较低价值的与土壤表面的冲水，厌氧（降低）的土壤条件，径流，洪水和侵蚀等有关。特别重要的是耕种层下方土壤层的，这一层我们称之为“底土”。在很多情况下，这一层已被来自重型车辆以及对底部的耕作(如犁)的综合压力所压实。在波兰，主要耕作的深度通常是25cm。“耕作层”(0-25厘米深)和“底土”(>25厘米深)往往具有相同的粒度分布，因此他们的水力特性可以直接进行比较。理论土壤中的水电导率类似于一个电阻网络的导电性。当有明显不同的运输方式时，土壤可以作为一种简单的并行电阻网络模型，如图1所示。图1通过微观，中观和宏观结构孔隙对土壤的电阻模拟。在这种情况下，电流是水流的模拟。当所有样品具有相同的大小时，电导与电导率成正比。在这种情况下，电导率是加法因子，总电导率可以表示为：(1)本文中所述的波兰土壤粘土含量低，并且宏观结构的特征，如干燥裂缝，通常不会发生。因此，我们可以假设，并只考虑前两个条件。由于K的取值范围广，我们绘制其取对数后的图(以10为底)(2)土壤和实验方法土样从波兰四个不同的地点采集。关于采集地和土壤成分的信息见表1。从耕作层中采集的样本通常从10-16厘米深度区间内收集，从底土中采集的样本通常是在30-36厘米深度区间内收集。表1实验土壤地点A和D位于我们研究所(永格)中的实验站点内，而地点B和C是私立的，为一个商业农场。没有使用压实处理。相反，已发现的不同密度的土壤作为一个在不同时期抽样，使用不同作物轮作以及采用其他管理措施的结果出现。饱和导水率的测量，使用了下降头法(哈特格和浩1992年)。的样品直径8厘米并有8厘米的长度。净容重的测量是在从100cm3不锈钢筒中收集的样本中进行的。结果四个不同试验点的饱和渗透系数的测量值如图2所示。这些图上的每个点代表了的10个相似值的几何平均数，并且，容重样品的四个近似值的算术平均值是从一个很小的范围(约1平方米)内收集的。之所以使用几何平均值，是因为这些值在实验误差之内已经被证明是对数正态分布的，并且这个结论也已经被贝克和鲍马(1976)发现。log和的典型平均值及其变化在表2中给出。这里必须注意，因为取的是近似值，体积密度的S.E.值是S.D.值的一半;然而，对于log0，其S.E.值大约是S.D.值的三分之一。随着容重的增加，已被经常耕种的农业表层的土壤在饱和导水率的对数中呈现线性下降趋势。这可以表示为：(3)其中对于不同土壤a和b取不同的经验值。回归线如图2所示。a和b的系数的值是通过对表3中实验土壤耕作层作回归得到的。图2在四个试验点中测量值的饱和导水率的值。表土中的测量值显示为实心正方形，而底土的测量值用空心圆圈显示。表2log和容重的典型平均值，它们的变化用其标准差表示表3对于实验土壤中的耕种层，方程(3)中a和b的系数括号中的值是标准误差，不确定：也不适用。土壤下层有一个相似的粒子规模分布，这些地方的水力传导值通常比方程(3)中相关表土的值大。图2说明了这一点，其中底土的值(如空心圆圈所示)大多高于相应耕作层表土的回归线。对于已调查过的波兰沙质土壤，我们将“过剩的”水力传导归咎于中间毛孔，这通常是以源渠道的形式存在的。我们已经通过用实测值减去由方程(3)结合表3提供的系数得出的预测值来调查这个“过剩的”水力传导。这可以得到。在这些计算中，通过方程(1)和方程(2)，我们使用的值而不是。的“过剩的”的值与土壤B,C及D的值结合后再进行计算，因为可用的值数量有限。合并后的值的对数分布可拟合为正态分布。由此产生的概率图如图3所示。这个正态分布有的一个均值及的一个标准差。夏皮罗-威尔克的一个常态测试表明，这些数据可给出并且这些数据分布在0.05的范围内(夏皮罗和威尔克，1965年)。图3表土中(ms-1)“过剩”值对数的正常概率图我们可以通过增加微结构电导率，以及根据方程(1)和方程(2)得到的假设的微结构电导率，典型土壤来看看这个公式的含义。对于微观结构的导电性，我们可以使用方程(3)并结合表3给出的平均系数。对于微观结构的电导率，我们可以使用图3所示的正态分布所给出的平均值。这可以产生如图4所示的图形。图4底土中微观和中观结构的假设例子对不同容重的饱和导水率的影响。阴影区域显示，如果中孔（如根通道）被摧毁，渗透系数可能丢失。如图4中的例子所示，在容重值约1.575mg/m-3时，微观和中观结构毛孔对饱和导水率的贡献是相同的。当容重小于这个值时，微观结构的贡献为主，而在容重大于这个值时，中观结构占主导地位。尽管图4是现实的，我们却必须切记如图3和图4所示，的值可能由于至少100中因素的影响而变化。这一事实说明单独通过结构性土壤的容重来准确预测是不可能的。5结论我们的结论是：波兰土和沙质底土的“过剩”饱和导水率是由于细观毛孔的存在，通常以根渠道的形式存在。这些细观毛孔，可以极大地增加底土的渗透系数。尽管在我们所调查的沙质土壤中蚯蚓并不常见，然而在有些土壤中，蚯蚓隧道也可以大幅度的增加的值。细观毛孔特征的作用，如根渠道的作用，在表土和底土中土壤颗粒密度分布相同的情况下很容易描述，在土壤颗粒密度分布不同的情况下，这个作用的也被认为是相似的。有关这些发现的一个合乎逻辑的结果是，：底土中耕作的深度，假如40cm，会破坏现有地基的细观结构。我们已经发现，深松后，在颗粒密度相似或密度更大的土壤中可以随时重排。但是，这可以在没有细观结构的情况下进行重排，并且将会比深耕(或深松)前有更低的值。因此，我们可以得出结论，在地基结构可能遭破坏或可能重排的地方，不宜进行深耕。在这种情况下，通过减小的值，底土耕作可能严重影响水冲击力，径流和侵蚀的增加。在底土高度压缩的地方，对细观结构损失的影响将更加严重。参考文献：Baker,F.G.,Bouma,J.,1976.Variabilityofhydraulicconductivityintwosubsurfacehorizonsoftwosiltloamsoils.SoilSci.Soc.Am.J.40,219–222.Hartge,K.H.,Horn,R.,1992.DiePhysikalischeUntersuchenvonBo¨den.,EnkeVerlag,Stuttgart.Horn,R.,Kretschmer,H.,Baumgartl,T.,Bohne,K.,Neupert,A.,Dexter,A.R.,1998.Soilmechanicalpropertiesofapartly-reloosened(slitploughsystem)andaconventionally-tilledoverconsolidatedgleyicLuvisolderivedfromglacialtill.Int.Agrophys.12(3),143–154.Shapiro,S.S.,Wilk,M.B.,1965.Ananalysisofvariancetestfornormality.Biometrika52,591–611.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入