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土壤温湿度传感器的工作原理是什么?

来源:www.fzytjk.com  |  发布时间:2022年08月10日
  土壤水分的衡量标准是土壤含水量,即水分占土壤重量的百分比。目前,土壤温湿度传感器可以通过干燥称重法、张力计法、电阻法、中子法、r射线法、驻波比法、光学法、时域反射法(TDR)和高频振荡法测量土壤水分。(FDR)等。其中比较常见和简单的方法是干燥法和电阻法。
  土壤温湿度传感器
  干燥法:
  
  干燥法是一种极为常用的测量土壤水分的方法,也是一种标准方法。具体做法是:从地里取一定量的土,然后放入105℃的烘箱中等待干燥。其中,干燥的标准是前后两次称量不变。干燥后损失的水分就是土壤的水分含量。计算公式为土壤含水量=W/M*99%,M为干燥前的土壤重量,W为土壤水分的重量,即M与干燥后的土壤重量M'之差。
  
  电阻法:
  
  电阻法是利用石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻及其含水量。当这些中间体加上电极放置在潮湿的土壤中,经过一段时间后,这些东西的含水量达到平衡。由于阻力和含水量的关系,我们之前校准了阻力和百分比之间的一定对应关系,然后通过这些组件,我们可以得到吸力1到15个大气压范围内的水分读数。
  
  干燥法测得的数值准确,但存在实时性差的缺点。如果要快速测量,可以考虑土壤温湿度传感器。土壤温湿度传感器有两种监测原理:时域反射法(TDR)或高频振荡法(FDR),可以实时提供更准确的土壤含水量。
  
  TDR法:
  
  TDR是1980年代发展起来的一种土壤水分测量方法。这种方法在国外很常见。在国内,它是近几年才引入的,但一经推出便立即受到各部门的重视。TDR时域传输是快速监测土壤水分的常用方法。原理是不匹配的传输线上的波形会传输,传输线上任意一点的波形是原始波形和传输波形的叠加。TDR原理的设备响应时间约为10-20秒,适用于移动测量和定点监测。
  
  TDR独立性强,其结果基本不受土壤类型、密度、温度等环境因素的影响。此外,还有一点很重要:TDR可以测量冻结状态下的土壤水分,这是其他方法无法比拟的。此外,TDR可以同时监测土壤水盐含量,前后两次测量结果几乎没有差异。该测定的精度是显而易见的。
  
  FDR法:
  
  FDR法的中文名称为高频振荡法,FDR的诞生时间略晚于TDR。起初,由于TDR设备成本高,AquaSPY、Sentek等国外公司为了寻找比TDR更简单的测量土壤介电常数的方法,开发了FDR;FDR不仅比TDR便宜,而且测量时间更短。经过特定的土壤校准后,测量精度高,探头形状不受限制。可同时测量多个深度,数据采集更容易实现。
  
  FDR法采用电磁脉冲的工作原理,根据电磁波在介质中的传播频率测量土壤的表观介电常数,从而得到土壤体积含水量。
  
  土壤水分监测现在不仅用于农业土壤水分检测,在铁路、公路、水电站、渠道、房屋等众多工程建筑中,土壤水分状况也是必不可少的信息。当我们需要准确的数据和足够的时间时,我们可以选择传统的干燥方法。如果想实时了解土壤湿度,可以选择土壤湿度传感器(TDR/FDR)。