Что такое датчик влажности почвы? Объяснение VWC, FDR, TDR и RH

Датчик влажности почвы — это датчик для непрерывного или фиксированного измерения состояния влажности почвы. Он преобразует электрические или электромагнитные свойства, связанные с влажностью почвы, окружающей датчик, в читаемые значения для использования в управлении орошением, теплицах, садах, пахотных землях, водном хозяйстве, научных исследованиях и долгосрочном мониторинге профиля почвы. Наиболее распространенным выходным показателем в сельскохозяйственном мониторинге является объемное содержание влаги VWC, а не относительная влажность воздуха.

Что такое датчик влажности почвы

Датчики влажности почвы обычно состоят из индуктивных датчиков, схем обработки сигналов и интерфейсов связи. После того, как зонд вставлен или закопан в почву, он измеряет почву в определенном диапазоне, а затем внутренняя схема преобразует результаты измерений в цифровые или аналоговые сигналы. В системе автоматического мониторинга датчик типа RS485/Modbus может быть напрямую подключен к устройству сбора данных, RTU или PLC, обеспечивая непрерывную запись и удаленный мониторинг.

Основная проблема, которую он решает, — не просто определить, сухая или влажная почва, но и количественно оценить изменение влажности в корневой зоне. При орошении о том, когда необходимо поливать воду, достигает ли она корневой зоны и теряется ли вода слишком быстро после орошения, можно судить по изменениям влажности на разной глубине или в разных местах.

Что именно означает VWC?

VWC (объемное содержание воды) — это отношение объема воды к общему объему почвы. Например, 25% VWC означает, что на 100 объемных единиц почвы приходится примерно 25 объемных единиц воды. Это две совершенно разные физические величины, отличные от относительной влажности воздуха и не поддающиеся прямому преобразованию.

Почему FDR и TDR измеряют влажность

Диэлектрические свойства воды сильно отличаются от минералов почвы и воздуха, поэтому изменения влажности почвы меняют электромагнитные свойства среды вокруг зонда. FDR оценивает диэлектрические изменения по частотной характеристике, а TDR оценивает диэлектрическую проницаемость по характеристикам распространения импульса во временной области. Оба метода являются косвенными измерениями, поэтому текстура, плотность и засоленность почвы могут повлиять на результаты.

Почему разные почвы реагируют по-разному

Песчаная почва имеет крупные поры и слабое удержание воды; удельная поверхность глины велика, а доля связанной воды высока. Диэлектрический отклик и объемное содержание влаги могут различаться, даже если «массовое содержание влаги» у двух образцов одинаковое. Высокоточные приложения лучше подходят для установления эталонных связей с местными образцами почвы, а не для покрытия всех почв с общим процентом.

Как выбрать продукты NiuBoL для мониторинга влажности почвы

Продукты NiuBoL для мониторинга влажности почвы охватывают схемы мониторинга с одним зондом, многоглубинного профиля, а также мобильные схемы проверки. Датчик температуры и влажности почвы NBL-S-TM может одновременно измерять влажность и температуру почвы. Применяется принцип измерения влажности FDR. Типичная версия поддерживает источник питания 5–24 В постоянного тока и связь NBL-S-TM0/Modbus, что подходит для орошения сельскохозяйственных угодий, теплиц, фруктовых садов, научно-исследовательских экспериментов и долгосрочного мониторинга фиксированных точек мониторинга.

Если вам необходимо наблюдать инфильтрацию воды в разных слоях почвы, накопление воды в области корней и глубокую утечку, вы можете выбрать программу многослойного мониторинга влажности почвы NBL-S-TMS; Если вам нужна быстрая проверка на месте, вы можете выбрать USB/Type-C или портативную программу обнаружения загрязнений. Структура продукта должна определяться в зависимости от глубины мониторинга, количества точек распределения, условий электропитания и метода доступа к данным.

FAQ

Вопрос 1. Соответствует ли влажность почвы относительной влажности %?

A1: Нет. Влажность почвы обычно выражается в процентах от влажности почвы, определяемой VWC или оборудованием, а влажность воздуха используется только для % относительной влажности.

Вопрос 2: Почему датчик почти на 100 % находится в воде, а во влажной почве — только на 40 %?

A2: Испытание на чистой воде в основном используется для проверки верхнего предела чувствительности и не означает, что полевая почва должна быть близка к 100% VWC. Насыщенная VWC большинства формирующихся почв также значительно ниже 100%.

Вопрос 3: Какой из FDR и TDR является более точным?

A3: Невозможно судить только по названию принципа. Точность также зависит от конструкции зонда, калибровки, типа почвы, монтажного контакта и обработки сигнала.