土壤濕度傳感器又名:土壤水分傳感器、土壤墑情傳感器、土壤含水量傳感器,主要用來測量土壤容積含水量。做土壤墑情監(jiān)測及農(nóng)業(yè)灌溉和林業(yè)防護目前常用到的土壤濕度傳感器有FDR型和TDR型,即頻域型和時域型。目前比較流行的是FDR型, FDR頻域反射儀是一種用于測量土壤水分的儀器,它具有簡便安全、快速準確、定點連續(xù)、自動化、寬量程、少標定等優(yōu)點。
目前,國內(nèi)外有很多種土壤水分測定方法,進而有不同的土壤水分傳感器。比如:時域反射法(TDR),石膏法,紅外遙感法,頻域反射法/頻域法(FDR/FD法),滴定法,電容法,電阻法,微波法,中子法,Karl Fischer法,Y射線法和核磁共振法等。下面我們介紹一下每種傳感器的工作原理。
一、TDR法水分傳感器:
TDR法是上世紀80年代發(fā)展起來的一種土壤水分測定方法,中文為時域反射儀。這種方法在國外應(yīng)用相當普遍,國內(nèi)才剛開始引進,各部門都相當重視。TDR是一個類似于雷達系統(tǒng)的系統(tǒng),有較強的獨立性,其結(jié)果與土壤類型、密度、溫度基本無關(guān)。而且還有很重要的一點就是,TDR能在結(jié)冰下測定土壤水分,這是其他方法無法比擬的。另外,TDR能同時監(jiān)測土壤水鹽含量,且前后兩次測量的結(jié)果幾乎沒有差別。這種測定方法的度可見一斑。
二、FDR和FD法水分傳感器:
因為TDR法設(shè)備昂貴,在80年代后期,許多公司(如AquaSPY,Sentek.Delta-T,Decagon)開始用比TDR更為簡單的方法來測量土壤的介電常數(shù),F(xiàn)DR和FD法不僅比TDR便宜,而且測量時間更短,在經(jīng)過特定的土壤校準之后,測量精度高,而且探頭的形狀不受限制,可以多深度同時測量,數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)較容易。
三、電阻法水分傳感器:
電阻法利用石膏、尼龍、玻璃纖維等的電阻和它們的含水量有關(guān)。當把這些中間物加上電極放置在潮濕的土壤中,然后一段時間后,這些東西的含水量達到平衡。由于電阻和含水量間的關(guān)系,我們先前標定電阻和百分數(shù)間一定的對應(yīng)關(guān)系,然后就可以通過這些組件,得到1~15大氣壓吸力范圍內(nèi)的水分讀數(shù)。
四、中子散射(neutron scattering)法水分傳感器:
中子法適合測定野外土壤水分。它根據(jù)氫在急劇減低快中子的速度并把它們散射開的原則,現(xiàn)在市面上已經(jīng)有測定土壤水分的中子水分計。中子水分計有很多方面的優(yōu)點,但是對有機質(zhì)土壤有相當?shù)南拗?,而且它不適宜測定0-15cm的土壤水分含量。
五、Y射線法水分傳感器:
與中子儀類似,射線透射法利用放射源137Cs放射出個線,用探頭接收個射線透過土體后的能量,與土壤水分含量換算得到。
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