توپوگرافی و اندازه گیری صافی سطح زیر با استفاده از اندازه گیری لیزر اینترفرومتری میکروسکوپ زیگو ناممکن است. به دلیل دقت بالا و همچنین مدت زمان کوتاه اندازه گیری، استفاده از روش خازنی برای اندازه گیری توپوگرافی و صافی سطح زبر از جنس کوارتز پیشنهاد می شود. با استفاده از این روش می توان نقشه خطا را برای فرایندهای اصلاح خطای شکل، مانند پولیش کاری با کنترل کامپیوتری (CCP)، پرداخت با ذرات ساینده مغناطیسی (MRF)، روش جت سیال ساینده و اصلاح به روش یونی، ایجاد کرد. در این تحقیق توپوگرافی خطای شکل سطح زبر به کمک حسگر خازنی اندازه گیری و قطعه مورد نظر با استفاده از روش غبار سیال ساینده اصلاح خطا شد و ایده اصلاح خطای شکل سطح زیر به واقعیت پیوست. مشخص شد که در میان روشهای اندازه گیری میانگین- مساحت، روش اندازه گیری خازنی، توانایی اندازه گیری و تحقق ایده اصلاح خطای شکل، سطح زبر را دارد. اندازه گیری صافی سطح قطعه ای که زبری Rc آن در حدود صافی سطح قطعه است یکی از ویژگی های منحصر به فرد روش ارایه شده است.

تراکم و محتوای رطوبتی خاک، دو ویژگی فیزیکی تاثیرگذار بر عملکرد محصول در مزرعه می باشند. استفاده از حسگرهای خازنی، روشی دقیق برای تخمین محتوای رطوبت خاک می باشند. در این روش، خاک به عنوان بخشی از دی الکتریک حسگر خازنی محسوب می شود. در این تحقیق، یک حسگر اندازه گیر رطوبت خازن-مبنا که می تواند رطوبت خاک را به طور پیوسته اندازه گیری کند، ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. این حسگر از دو بخش تشکیل شده است: سه الکترود و یک مدار الکترونیکی. الکترودها تیغه های فلزی هستند که مورد عملیات حرارتی قرار گرفته و سخت شده اند. این تیغه ها در داخل یک قطعه فیبر استخوانی ثابت شده اند. ولتاژ تحریک مدار برابر 12 ولت می باشد و خروجی آن بسامد است. حسگر تحت شرایط استاتیکی و در خاکی با بافت لوم رسی سیلتی در آزمایشگاه واسنجی شد. با بهره گیری از نتایج این آزمون، حسگر ساخته شده در مزرعه مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل داده ها نشان داد که رابطه بین محتوای رطوبت خاک و بسامد خروجی حسگر را می توان به صورت یک رابطه درجه دو نشان داد. خطای حسگر برابر %1.55 برآورد شد و بین مقادیر رطوبت اندازه گیری شده توسط حسگر و تعیین شده با روش وزنی رابطه خطی و معنی داری (R2=0.70) مشاهده شد. نتایج نشان داد که داده های خروجی حسگر علاوه بر محتوای رطوبت، به درجه حرارت خاک نیز وابسته است.

در سرزمین خشکی مانند ایران مدیریت آب و رطوبت خاک در اراضی کشاورزی یکی از ضروریات این حوزه به شمار می­رود. اندازه­گیری رطوبت خاک معمولا فرآیندی هزینه بر و زمان­بر می­باشد. با ورود حسگرهای مختلف اندازه­گیری رطوبت، اندازه­گیری راحت­تر و سریعتر رطوبت، زمینه افزایش تولید و صرفه­جویی در هزینه­ها به ویژه در بخش کشاورزی فراهم گردید. یکی از حسگرهای مورد استفاده در بخش کشاورزی، حسگر اندازه­گیری رطوبت خاک می­باشد که در مکانیزه شدن آبیاری، صرفه­­جویی در میزان آب مورد نیاز و کاهش هزینه­ها بسیار موثر بوده است. در این مقاله یک حسگر رطوبت خاک الکتریکی جدید با دقت بالا و میزان خطای کم معرفی می­شود. حسگر طراحی شده شامل یک نوسان­گر موج مربعی از نوع مولتی ویبراتور آستابل است که فرکانس خروجی آن وابسته به ظرفیت خازنی سر حسگر است که در خاک قرار می­گیرد. به این صورت که با تغییرات رطوبت خاک ظرفیت خازنی سر حسگر تغییر کرده و به دنبال آن، فرکانس نوسان­گر تغییر می­کند. بر اساس تغییرات فرکانس نوسان­گر، میزان رطوبت خاک گزارش می­شود. به عبارت دیگر، سر حسگر که یک خازن با دی­الکتریک آب است، تغییرات رطوبت خاک را به یک کمیت الکتریکی از نوع خازنی تبدیل کرده و این نیز فرکانس خروجی مولتی ویبراتور را تعیین می­کند. حسگر طراحی شده می­تواند با دقت بالا و در خاک­های با بافت­های متفاوت و در اعماق مختلف میزان رطوبت را بسنجد. به­ طوری که رطوبت اندازه­­گیری شده توسط حسگر و روش وزنی دارای همبستگی99% می­باشد.

در این پژوهش یک حسگر خازنی دوحلقه ای قابل نصب روی فروسنج های افقی چندنوکی طراحی و ساخته شد. اندازه و شکل میدان الکتریکی اطراف حسگر با هدف مطمئن شدن از عدم تداخل میدان های حسگرهای نصب شده روی دو پراب فروسنج با استفاده از المان محدود تخمین زده شد. سپس، عملکرد حسگر در سطوح مختلف رطوبت حجمی ارزیابی گردید. بیشترین شعاع خاکی که در میدان الکتریکی حسگر قرار می گیرد، در خاک کاملاً مرطوب برابر با 30 میلی متر از مرکز آن است؛ لذا، بکارگیری حسگر در ترکیب با فروسنج هایی که در فاصله 10 سانتی متری از یکدیگر قرار دارند، موجب تداخل میدان الکتریکی حسگرها نمی شود. افزایش رطوبت حجمی، موجب کاهش ولتاژ خروجی حسگر (91/0=R2) می شود. حسگر خازنی ابزاری مناسب برای اندازه گیری رطوبت خاک در محدوده صفر تا حداشباع است که می تواند در ترکیب با فروسنج افقی چندنوکی، به وسیله ای برای اندازه گیری همزمان مقاومت و رطوبت خاک در چند عمق به طور مستقل مبدل شود.

درجه بندی محصولات کشاورزی همواره موضوع تحقیق دانشمندان بوده است. یکی از زمینه های مورد مطالعه درجه بندی میوه بر اساس میزان رسیدگی آن است. روش های مختلفی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه به کار گرفته شده است که بعضی از این روش ها مخرب و برخی دیگر غیرمخرب هستند. در این تحقیق از روش غیرمخرب خازنی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه موز استفاده شده است. رابطه میزان رسیدگی با ثابت دی الکتریک میوه در بسامد یک کیلوهرتز تا 10 مگاهرتز بررسی شد. نتایج نشان داد که ثابت دی الکتریک میوه به شدت تحت تاثیر ابعاد و حجم میوه قرار دارد. به منظور حذف اثرات این متغیرها مدلی برای تخمین ثابت دی الکتریک میوه پیشنهاد شد. این مدل تابعی از ثابت دی الکتریک معادل، حجم میوه، طول موثر و ضخامت میوه می باشد. ثابت دی الکتریک با افزایش رسیدگی میوه کاهش پیدا می کند. در بسامد یک مگاهرتز این کاهش واضح تر است. از این بسامد برای واسنجی سامانه استفاده شد. استحکام میوه به عنوان یک شاخص کیفی اندازه گیری و رابطه بین استحکام و ثابت دی الکتریک میوه بررسی شد. نتایج پیش بینی مقدار رسیدگی تقریبا قابل قبول بود. ضریب همبستگی بین میزان رسیدگی واقعی میوه و مقدار پیش بینی شده 0.853 به دست آمد.

اندازه گیری دبی جرمی بذر و کود در لوله سقوط خطی کارها یکی از ضروریات برای تشخیص میزان مصرف نهاده است. در پژوهش حاضر یک سامانه ی غیرتماسی خازنی برای پایش دبی جرمی مواد دانه ای در کارنده های بذر و کود اجرا شد. این مجموعه شامل یک مکانیسم تغذیه مجهز به موزع غلتکی شیاردار بود که سامانه اندازه گیری خازنی در یک لوله سقوط قرار گرفته شد. این مجموعه روی یک پایه ارتعاشی نصب شد تا شرایط مزرعه را در طول اندازه گیری شبیه سازی کند. سپس کود تریپل سوپرفسفات در 5 نرخ جریان جرمی از 22/1±42/3 تا 95/0± 3/19 گرم بر ثانیه، بذر گندم در 8 نرخ جریان جرمی از 23/0± 55/2 تا 86/0±02/19 گرم بر ثانیه و بذر یونجه در 7 نرخ جریان جرمی از 02/0± 42/0 تا 08/0±6/1 گرم بر ثانیه در مدت زمان 30 ثانیه برای هر نرخ در لوله سقوط خطی کار در هردو حالت استاتیکی و دینامیکی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که جریان جرمی به طور موثر با سیگنال های حسگر برای هر سه نوع مواد مورد بررسی همبستگی دارد. با این وجود حسگر خازنی نتوانست تغییرات لحظه ای نرخ جریان جرمی در یک نرخ مشخص را متناسب با تغییرات ترازوی دیجیتال اندازه گیری کند. این پدیده قابل پیش بینی بود، زیرا به ماهیت ترازوی دیجیتال نسبت داده می شود که همیشه با تأخیر اولیه همراه است. همچنین نتایج نشان داد که پایه ارتعاشی روی دقت حسگر تأثیری ندارد.

اندازه گیری دبی جرمی با استفاده از حسگرهای خازنی به عنوان روش ارزان و سریع توسعه یافته است. اما پیش بینی دبی جرمی به علت وابستگی پاسخ حسگر به عوامل مختلف و پیچیدگی اثر این عوامل دشوار است، لذا در این مطالعه پتانسیل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، سیستم استنتاج فازی (ANFIS) و تکنیک های رگرسیون چندگانه (MR) برای پیش بینی دبی جرمی شلتوک با استفاده از سنسور خازنی مورد بررسی قرار گرفت. بسامد، رطوبت و ولتاژ خروجی به عنوان متغیرهای ورودی و دبی جرمی به عنوان خروجی در توسعه مدل ها به کار گرفته شد. نتایج نشان داد که ANN دارای بالاترین ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی است (R2=0.927). ضریب همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده و واقعی برای ANFIS برابر با (R2=0.909) است. نتایج نشان می دهد که تکنیک های ANN و ANFIS به طور بالقوه می تواند برای پیش بینی دبی جرمی محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند.

درجه بندی محصولات کشاورزی بر اساس رسیدگی برای بسیاری از میوه ها و سبزیجات از اهمیت ویژه ای برخوردار است. روش های مختلفی برای تشخیص میزان رسیدگی میوه به کار گرفته شده است که بعضی مخرب و برخی دیگر غیر مخرب هستند. در این تحقیق برای تعیین رسیدگی میوه ی سیب در دوران انبارمانی بر اساس ویژگی های ظرفیت خازنی ابتدا یک سامانه ی آزمایشگاهی به منظور اندازه گیری ظرفیت حسگر خازنی طراحی و ساخته شد. سپس مدلی برای استخراج ثابت دی الکتریک سیب پیشنهاد گردید و در ادامه رابطه ی بین ثابت دی الکتریک و میزان رسیدگی میوه بررسی شد. نمونه ها از سیب پائیزه رقم رد دلیشز و گلدن دلیشز انتخاب شدند. تمام نمونه های بالغ در یک روز برداشت شدند و هر کدام از ارقام به سه گروه 45 تایی، و هر گروه به سه دسته 15 تایی کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم شدند. ثابت دی الکتریک سیب در طی رسیدن میوه در شرایط کنترل شده دما و رطوبت اندازه گیری شد. نتایج این مرحله نشان داد ثابت دی الکتریک در طی رسیدن میوه کاهش می یابد. به عبارت دیگر در بسامد kHz 100 ثابت دی الکتریک در طی رسیدن میوه روند کاهشی منظمی را دنبال کرده و ازین رو این اطلاعات ذیقیمت است. ادامه ی مطالعات از جمله بررسی رابطه "زمان رسیدن-میزان مواد جامد محلول" و "زمان رسیدن – استحکام" در این بسامد انجام گرفت. نتایج این مرحله نشان داد که استحکام در طی رسیدن میوه روند کاهشی دارد و میزان مواد جامد محلول (TSS) در طی مراحل رسیدن روند افزایشی را طی می کند.