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土壤水分传感器的测量方法及原理

2019/11/7 11:13:03      点击:
TDR法在国外已较普遍使用,在国内也有些研究机构开始引进和开发TDR。TDR系统类似一个短波雷达系统,可以直接、快速、方便、实地监测土壤水盐状况,与其它测定方法相比,TDR具有较强的独立性,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关,辽宁赛亚斯解答疑问。
  土壤水分的测定方法
  (1)烘干法(失重法)
  烘干法是测量土壤水分的是*普遍的方法,也是标准方法,它用来测定土壤质量含水量。通常将从野外取来的原状土柱中称出已知重量的潮湿土壤样品,放在温度105℃的烘箱中烘干后再称重。加热而失去的水分代表潮湿样品中的土壤水分。
  (2)电阻法
  电阻法是利用某些多孔性物质如石膏、尼龙、玻璃纤维等的电阻和它们的含水量有关系这一事实而采用的一种方法。当这些嵌有电极的块状组件放置在潮湿的土壤中时,它们吸收土壤水分一直达到平衡状态。块状组件的电阻由它们的含水量决定的,并依次由附近土壤水分张力或的吸力所决定。电阻读数和土壤水分百分数之间的关系可以用标定方法(calibration)来确定。这些块状组件在一段时间内用来测定田间选定位置的含水量。在1~15大气压吸力范围内它们给出相当准确的水分读数。
  (3)中子散射(neutronscattering)
  中子散射法是测定野外土壤水分的独特方法。中子水分计的有效性是基于这一原则,即氢在急剧减低快中子的速度并把它们散射开的能力方面是比较独特的。在图6-3中说明了中子水分计的原理。中子水分计虽然昂贵,但是它具有多方面的优点,并且能相当准确地测定矿质土壤中作为化合氢的主要来源的水的含量。这一方法对于有机质土壤有明显的限制,因为有机质中许多化合氢是以水以外的其他形式存在。此外它不适宜测定表层0-15厘米的土壤水含量。
  (4)TDR法

  TDR法是20世纪80年代初发展起来的一种测定方法它首先发现可用于土壤容积含水量的测定,继而又发现其可用于土壤含盐量的测定.TDR英文全称是Time-Domain-Reflectometry,简写为TDR,中文译为时域反射仪。TDR法在国外已较普遍使用,在国内也有些研究机构开始引进和开发TDR。TDR系统类似一个短波雷达系统,可以直接、快速、方便、实地监测土壤水盐状况,与其它测定方法相比,TDR具有较强的独立性,测定结果几乎与土壤类型、密度、温度等无关。将TDR技术应用于结冰条件下土壤水分状况的测定,可得到满意的结果,而其它测定方法则是比较困难的。TDR另一个特点是可同时监测土壤水盐含量,在同一地点同时测定,测定结果具有一致性。而二者测定是完全独立的,互不影响。

土壤水分传感器是基于介电理论并运用频域测量技术自主研制开发的,能够精确测量土壤和其它多孔介质的体积含水量。可与温室环境监测、土壤墒情采集、自动灌溉控制等系统集成,实现水分的长期动态连续监测。


二、技术参数:


名称

土壤水分传感器 土壤温湿度一体传感器

型号




单位

土壤含水率:%(m3/m3);土壤温度:℃

输出信号

电压输出0-2V
输出阻抗<1Kohm

电流输出4-20mA
负载电阻<500ohm

RS485接口,Modbus协议

量程

A(土壤水分):0~100%;(可定制:0~30% 0~50%)
B(土壤水分土壤温度):0~100%(可定制:0~30% 0~50%);-40℃~80℃

测量精度

土壤水含率:0-53%范围内为±3%; 53-100%范围内为±5%;土壤温度:±0.5℃

防护等级

IP68, 可完全浸没于水中长期使用

复测误差

<1%

<1%

<1%

测量原理

频域反射原理(FDR)

工作电流

约15mA

工作频率

100MHZ

响应时间

<1秒

测量稳定时间

1秒

工作温度范围

-40℃~85℃

-40℃~85℃

-40℃~85℃

探针长度

7cm

7cm

7cm

探针直径

3mm

3mm

3mm

探针材料

不锈钢(抗电解)

密封材料

环氧树脂(黑色阻燃)

电缆长度

标配2米(国标屏蔽线)

测量区域

95%的影响在以中央探针为中心,直径为7cm、高为7cm的圆柱体内



三、功能及特点:

高稳定性,安装方便,维护操作简单;

采用阻燃环氧树脂固化,完全防水,可长期埋伏土壤中使用,且不受腐蚀;

钢针采用优质材料,可经受长期电解,不受土壤中的酸碱腐蚀;

测量精度高,性能可靠,受土壤含盐量影响较小,可适应各种土质;

应用广泛,价格低廉,适合中国国情;