FDR ir pašlaik visizplatītākās kapacitatīvās augsnes mitruma mērīšanas tehnoloģijas specifiskā ieviešanas metode. Tā netieši un ātri iegūst augsnes tilpuma ūdens saturu, izmērot augsnes dielektrisko konstanti (kapacitātes efektu). Princips ir izstarot noteiktas frekvences (parasti 70–150 MHz) elektromagnētiskā viļņa signālu augsnē ievietotajā elektrodā (zondē) un izmērīt rezonanses frekvenci vai impedances izmaiņas, ko nosaka augsnes dielektriskās īpašības, tādējādi aprēķinot dielektrisko konstanti un mitruma saturu.
Tālāk ir sniegtas detalizētas FDR augsnes sensora funkcijas:
Galvenās stiprās puses un priekšrocības
Mērīšana ir ātra, nepārtraukta un automatizēta
Tas var panākt nepārtrauktus mērījumus otrajā līmenī vai pat ātrāk, padarot to ļoti piemērotu scenārijiem, kuros nepieciešama augstas laika izšķirtspējas datu ierakstīšana, automatizēta apūdeņošanas vadība un dinamisko procesu izpēte.
Augstas izmaksas un viegla popularizācija
Salīdzinot ar precīzākiem un dārgākiem TDR (laika domēna reflektometrijas) sensoriem, FDR shēmas dizains un izgatavošana ir vienkāršāka, un izmaksas ir ievērojami samazinātas, padarot to par ideālu izvēli plaša mēroga izvietošanai tādās jomās kā viedā lauksaimniecība un ainavu veidošana.
Īpaši zems enerģijas patēriņš
Mērīšanas ķēdes enerģijas patēriņš ir ļoti zems, parasti nepieciešama tikai miliamperu līmeņa strāva, padarot to ļoti piemērotu lauka uzraudzības stacijām un lietu interneta sistēmām, kuras ilgstoši darbina baterijas un saules paneļi.
Zonde ir elastīgi izstrādāta un viegli uzstādāma
Zondes ir pieejamas dažādās formās (piemēram, stieņa tipa, caurduršanas tipa, vairāku dziļumu profila tipa utt.), un tās ir tikai jāievieto augsnē. Tās maz bojā augsnes struktūru un ir ļoti viegli uzstādāmas.
Tam ir laba stabilitāte un augsta drošība
Tas nesatur radioaktīvas vielas (atšķirībā no neitronu skaitītājiem), ir drošs lietošanā, un tā elektroniskie komponenti ir stabili darbībā, nodrošinot ilgstošu darbību.
Viegli integrēt un savienot tīklā
Tas ir dabiski saderīgs ar mūsdienu lietu interneta arhitektūru un var viegli integrēt datu ierakstīšanas un bezvadu pārraides moduļus, lai izveidotu liela mēroga augsnes mitruma uzraudzības tīklu.
Galvenie ierobežojumi un izaicinājumi
Mērījumu precizitāti ietekmē dažādas augsnes īpašības (kodola ierobežojumi).
Augsnes tekstūra un tilpuma blīvums: Dielektriskās konstantes un ūdens satura attiecība (kalibrēšanas līkne) atšķiras augsnēs ar atšķirīgu māla, smilts un organisko vielu saturu. Vispārīgās kalibrēšanas formulas var izraisīt kļūdas.
Augsnes elektrovadītspēja (sāļums): Šis ir viens no būtiskākajiem faktoriem, kas ietekmē FDR precizitāti. Vadošie joni augsnes šķīdumā var izraisīt signāla enerģijas zudumus, kā rezultātā dielektriskā konstante tiek izmērīta pārāk lielā mērā un tādējādi tiek pārvērtēts ūdens saturs. Sāļā-sārmainā augsnē šī kļūda var būt ļoti ievērojama.
Temperatūra: Augsnes dielektrisko konstanti ietekmē temperatūra. Augstākās klases modeļi ir aprīkoti ar iebūvētiem temperatūras sensoriem kompensācijai, taču to nevar pilnībā novērst.
Kontakts starp zondi un augsni: Ja uzstādīšanas laikā ir palikusi sprauga vai kontakts nav stingrs, tas nopietni traucēs mērījumu veikšanu.
Lai sasniegtu augstu precizitāti, jāveic kalibrēšana uz vietas
Rūpnīcas kalibrēšana parasti balstās uz kādu standarta vidi (piemēram, smiltīm un augsni). Lai iegūtu ticamas absolūtās vērtības, kalibrēšana uz vietas jāveic mērķa augsnē (tas ir, salīdzinot ar žāvēšanas metodes izmērītajām vērtībām un izveidojot lokālu kalibrēšanas vienādojumu). Šis ir izšķirošs solis, lai nodrošinātu zinātnisko pētījumu kvalitāti un precīzu datu pārvaldību, taču tas arī palielina lietošanas izmaksas un tehnisko slieksni.
Mērījumu diapazons ir lokāla “punkta” informācija.
Sensora jutīgā zona parasti ir ierobežota ar dažiem kubikcentimetriem augsnes tilpuma ap zondi. Lai raksturotu lielu parauglaukumu telpisko mainīgumu, ir nepieciešams veikt saprātīgu daudzpunktu izkārtojumu.
Ilgtermiņa stabilitāte un novirze
Pēc ilgstošas aprakšanas zondes metāls var izraisīt mērījumu raksturlielumu novirzi elektroķīmiskās korozijas vai piesārņojuma dēļ, un ir nepieciešama regulāra pārbaude un atkārtota kalibrēšana.
Ieteicamie piemērojamie scenāriji
Ļoti piemēroti scenāriji
Precīzā lauksaimniecība un viedā apūdeņošana: augsnes mitruma dinamikas uzraudzība, apūdeņošanas lēmumu optimizēšana un ūdens taupīšanas un efektivitātes uzlabošana.
Ekoloģiskie un hidroloģiskie pētījumi: Augsnes mitruma profila izmaiņu ilgtermiņa fiksēta punkta monitorings.
Dārza un golfa laukuma uzturēšana: automatizēto apūdeņošanas sistēmu galvenie sensori.
Ģeoloģisko katastrofu monitorings: izmanto ūdens satura agrīnai brīdināšanai nogāžu stabilitātes monitoringā.
Scenāriji, kuros nepieciešama piesardzība vai jāveic pretpasākumi:
Sāļām vai augstas vadītspējas augsnēm: jāizvēlas modeļi ar sāļuma kompensācijas funkcijām un jāveic stingra kalibrēšana uz vietas.
Situācijās, kad pastāv juridiskas vai pētniecības līmeņa prasības absolūtai precizitātei: Ir nepieciešams salīdzināt un kalibrēt ar TDR vai žāvēšanas metodēm, un jāveic regulāras pārbaudes.
Kopsavilkums
FDR augsnes sensori, pateicoties to lieliskajai cenas un veiktspējas attiecībai, zemajam enerģijas patēriņam un lietošanas vienkāršībai, ir kļuvuši par visplašāk izmantoto augsnes mitruma mērīšanas tehnoloģiju mūsdienu lauksaimniecībā un vides monitoringā. Tie būtībā ir “efektīvs izlūks uz vietas”.
Galvenās iezīmes var apkopot šādi:
Priekšrocības: Ātrs, nepārtraukts, zemas izmaksas, zems enerģijas patēriņš un vienkārša tīkla savienošana.
Ierobežojumi: Precizitāti viegli ietekmē augsnes sāļums, tekstūra un temperatūra, un, lai nodrošinātu precizitāti, ir nepieciešama kalibrēšana uz vietas.
Pareizi izprotot tā īpašības un pārvaldot kļūdas, izmantojot zinātnisku punktu izvietojumu un nepieciešamo kalibrēšanu, FDR sensori var sniegt ļoti vērtīgu dinamisko informāciju par augsnes mitrumu un ir galvenie instrumenti precīzai ūdens resursu pārvaldībai un digitālās lauksaimniecības attīstībai.
Lai iegūtu plašāku informāciju par augsnes sensoriem, lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.
WhatsApp: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com
Publicēšanas laiks: 2025. gada 12. decembris