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土壤湿度传感器的类型

2019-12-25 22:20:48      点击:

土壤湿度传感器的类型

商业土壤湿度传感器分为两类:测量VWC的传感器和直接测量张力的传感器。每种方法都有其优点和缺点,如下所述。有关选择适合您的应用的正确监测设备的更多信息,请参阅服务台文章“ 

土壤张力传感器

  • 直接测量由于水的条件植物所感受到的压力
  • 不要告诉土壤体积中有多少水,因此不要在下一次灌溉事件之前指示可用的储量
  • 可以轻松确定相对于土壤类型的饱和度,田间持水量和应力
  • 依靠简单的技术并且往往比VWC传感器便宜
  • 由于其结构简单,通常不具备“自动化就绪”能力

VWC传感器

  • 直接测量水含量(或与水含量有关的数量),指示工厂可用的水储量。
  • 可用于预测下一次灌溉的时间。
  • 必须根据土壤类型进行校准,以确定与田间持水量和应力对应的VWC。
  • 往往比张紧装置的成本更高
  • 通常由微处理器控制,因此很容易与联网系统集成
  • 可以通过各种湿度水平获得高度可重复的读数
  • 通常根据土壤类型使用校准曲线直接报告VWC —由于土壤类型在整个田间或根部区域可能不一致,因此会产生误差。

由于维护成本低,易于与数字网络接口以及在某些情况下具有在多个深度进行采样的能力,VWC传感器最常用于自动土壤湿度监测。因此,本出版物的其余部分集中于VWC传感器。以下是用于土壤VWC测量的常用方法和设备的摘要。

重量法

重量测量是直接,精确的,并且是所有其他测量方法的“黄金标准”。为了用重量分析法测量VWC,需要从现场取样,然后将样品放入密封的容器中。在实验室中,将样品称重,在烤箱中烘烤足够长的时间以通过蒸发除去所有水,然后再次称重。这将直接测量原始样品中水的比例:

重量测量的唯一精度限制是秤的精度和干燥可用的时间。然而,重量测量是手动且费时的,并且对于农业中的日常使用而言并不实用。

中子探针

中子探针使用放射性同位素,该同位素将高能中子发射到土壤中。中子能量在与水分子的碰撞中被吸收,返回到传感器的低能中子的比例读数可以被校准,以提供非常准确且与盐度无关的VWC测量。中子探针通常非常昂贵,需要美国核监管委员会(NRC)的许可。由于这些因素,近年来,随着基于电容(电介质)的传感器的可靠性得到提高,它们的使用已变得越来越少。

电容探头

电容探头是一种用于测量一定体积的土壤介电常数的设备,该土壤既可以围绕探头,也可以位于探头的两个或三个导电尖峰(波导)之间。由于土壤的介电特性直接受到水含量的影响,因此可以对介电测量值进行校准,以准确指示出体积水含量(VWC)。

时域反射计探头

“时域反射法”(TDR)探头可测量反射电脉冲的幅度,从而指示土壤阻抗。然后使用电路模型从阻抗测量中得出介电特性。单频电容探头和“频域反射法”(FDR)探头通过测量高频电信号的衰减来测量土壤的介电特性。

电容探头可重复使用,不需要大量维护。由于土壤的介电特性受盐含量的影响,因此其读数会受到盐度的影响。但是,许多商用电容式探头独立地测量EC,并以此来补偿盐度对VWC读数的影响。一个方便的副产品是,许多电容探头提供EC读数以及VWC读数。电容探头通常由微处理器控制,因此,可以通过标准通信协议轻松地与自动化监控系统接口。


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