Cảm biến độ ẩm đất

Hiểu loại đất và kết cấu của bạn

Trong đất, khoảng trống (lỗ chân lông) giữa các hạt đất có thể được nghĩ một cách đơn giản là một hệ thống các ống mao dẫn, với đường kính được xác định bởi kích thước của các hạt liên quan và liên kết không gian của chúng. Kích thước của các ống đó càng nhỏ, nước càng chặt do liên kết bề mặt.

Đất sét giữ nước chặt hơn cát với cùng hàm lượng nước vì đất sét chứa lỗ chân lông nhỏ hơn và do đó có nhiều diện tích bề mặt để nước liên kết.

Nhưng ngay cả cát cuối cùng cũng có thể khô đến mức chỉ có một lớp nước mỏng trên bề mặt của nó, và nước sẽ bị ràng buộc chặt. Về nguyên tắc, nước càng gần bề mặt, nó sẽ càng bị ràng buộc chặt chẽ hơn.

Bởi vì nước liên kết lỏng lẻo trong đất cát, lượng nước sẽ cạn kiệt và bổ sung nhanh chóng. Đất sét giữ nước chặt đến mức nước di chuyển chậm. Tuy nhiên, vẫn còn nước.

Lưu ý : Sử dụng máy phân tích kết cấu đất PARIO để tự động hóa loại đất và nhận dạng kết cấu.

Hai phép đo tốt hơn một

Trong tất cả các loại đất và kết cấu, cảm biến độ ẩm của đất có hiệu quả trong việc đo tỷ lệ nước. Đo lường kép bằng cách sử dụng cả hai loại cảm biến đất: cảm biến đất tiềm năng nước ngoài cảm biến đất độ ẩm đất. Cung cấp cho các nhà nghiên cứu bức tranh tổng độ ẩm của đất và hiệu quả hơn nhiều trong việc xác định thời điểm và mức độ của nước.

Nước trị nội dung t dữ liệu hiển thị những thay đổi tinh tế do sự hấp thu nước hàng ngày và cũng chỉ có bao nhiêu nhu cầu nước sẽ được áp dụng để duy trì vùng rễ ở mức tối ưu.

Dữ liệu tiềm năng nước xác định mức tối ưu đó là gì đối với loại đất và kết cấu cụ thể. Tìm hiểu thêm về cách thức này hoạt động ở đây.

Hình 4 . Hàm lượng nước và dữ liệu tiềm năng nước cho cỏ. Các nhà nghiên cứu có thể sử dụng các phép đo kép để quan sát nơi hàm lượng nước giảm và tỷ lệ phần trăm thực vật bắt đầu căng thẳng.

Bạn cũng có thể nhận ra khi đất có quá nhiều nước: hàm lượng nước ở trên mức mà các cảm biến tiềm năng nước bắt đầu cảm nhận được sự căng thẳng của thực vật.

Sử dụng thông tin này, các nhà nghiên cứu có thể xác định phạm vi tối ưu của cỏ ở hàm lượng nước thể tích 12% đến 17%. Bất cứ điều gì dưới hoặc trên phạm vi đó sẽ là quá ít hoặc quá nhiều nước.

Có được bức tranh lớn với các đường cong giải phóng độ ẩm

Các phép đo kép về cả hàm lượng nước và tiềm năng nước cũng cho phép tạo ra các đường cong giải phóng độ ẩm đất tại chỗ (hoặc các đường cong đặc trưng của nước trong đất ) như dưới đây (Hình 5), chi tiết về mối quan hệ giữa tiềm năng nước và hàm lượng nước.

Các nhà khoa học và kỹ sư có thể đánh giá các đường cong này trong phòng thí nghiệm hoặc hiện trường và hiểu nhiều điều về đất, chẳng hạn như độ dẫn thủy lực và tổng lượng nước có sẵn. Tìm hiểu thêm về đường cong giải phóng độ ẩm đất ở đây .

Vấn đề tuổi thọ cảm biến độ ẩm đo đất

Điều quan trọng đối với các nhà nghiên cứu là phải biết một thí nghiệm sẽ kéo dài bao lâu để họ có thể chọn cảm biến độ ẩm đất đáp ứng mong đợi của họ.

Cảm biến độ ẩm đất 10HS của METER và cảm biến độ ẩm đất EC-5 có công nghệ ép xung kéo dài khoảng 3 đến 5 năm trong lĩnh vực này với việc sử dụng điển hình (ít hơn trong điều kiện ấm / ẩm ướt).

Các  đựoc hỗ TEROS 11 ,  TEROS 12 và  TEROS 10  cảm biến đất được thực hiện để kéo dài gấp đôi thời gian như các cảm biến tiêu chuẩn của chúng tôi do một nâng cấp polyurethane (epoxy) điền.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm chỉ ra những cảm biến này kéo dài hơn 10 năm trước khi nước xâm nhập vào bảng mạch. Nếu môi trường nghiên cứu là nhiệt đới vùng nhiệt đới ấm áp và điển hình là ướt thì luôn chọn một cảm biến có tuổi thọ cao.

Cảm biến nào cho mục đích gì?

Cảm biến độ ẩm đất của METER có độ nhạy tối thiểu với nhiệt độ, nhưng nếu độ sâu lắp đặt nông và vị trí tiếp xúc, cần xem xét hiệu ứng nhiệt độ.

Các cảm biến độ ẩm đất TEROS 11/12, 5TM, 5TE và GS3 có một nhiệt điện trở trên tàu để đo nhiệt độ cùng với độ ẩm của đất. Điều này giúp loại bỏ sự cần thiết của các cảm biến nhiệt độ thêm ở mọi vị trí đo.

Các nhà nghiên cứu muốn đo độ dẫn điện số lượng lớn ( EC ) ngoài hàm lượng nước nên chọn  cảm biến độ ẩm đất TEROS 12 , cảm biến độ ẩm đất 5TE hoặc cảm biến đất GS3 .

Những cảm biến này cho phép người dùng đo lường phản ứng EC số lượng lớn với muối và phân bón trong đất. Các phép đo EC sẽ yêu cầu tiếp xúc tốt giữa các điện cực thép không gỉ trên cảm biến và đất.

Chỉ đo độ ẩm của đất, nhiều nhà khoa học thích TEROS 10 . Thật dễ dàng để cài đặt, rẻ tiền và đáng tin cậy cho các dự án lớn, nơi cần số lượng cảm biến.

Trong các loại đất khó (cứng hoặc đá), đất trồng trong chậu và môi trường không có đất, chúng tôi khuyên bạn nên sử dụng các cảm biến dòng TEROS  để duy trì tiếp xúc đất tốt và bù đắp các khoảng trống không khí trong đất hoặc chất nền.

Tất cả các cảm biến độ ẩm đất METER đều cắm và chạy với bộ ghi dữ liệu METER . Họ cũng tích hợp với logger của bên thứ ba bằng giao thức SDI-12 . Sử dụng ZL6  để thu thập dữ liệu dễ dàng từ các trang web từ xa hoặc bạn có thể tải xuống dữ liệu theo cách thủ công .

Làm thế nào cảm biến hàm lượng nước METER so với các phương pháp khác

Trong hội thảo trực tuyến kéo dài 20 phút này, Tiến sĩ Colin Campbell làm sáng tỏ sự khác biệt giữa các phương pháp đo hàm lượng nước trong đất . Ông khám phá lý thuyết đo lường khoa học và những ưu và nhược điểm của từng phương pháp. Ông cũng giải thích công nghệ nào có thể áp dụng cho các loại nghiên cứu thực địa khác nhau và tại sao cảm biến hiện đại không chỉ là cảm biến.

Học hỏi:

• Lý thuyết đo lường đằng sau phương pháp trọng lực, điện dung, phản xạ miền thời gian (TDR), truyền miền thời gian (TDT), phản xạ miền tần số (FDR), cảm biến điện trở, v.v.
• Công nghệ nào áp dụng cho các tình huống thực địa khác nhau
• Yếu tố nào quan trọng khi chọn loại cảm biến
• Tại sao một số phương pháp không phải là cấp nghiên cứu
• Cảm biến hiện đại không chỉ là cảm biến
• Cách xác định tỷ lệ giá hiệu năng tốt cho ứng dụng duy nhất của bạn

Hiểu sự thay đổi có thể khó khăn

Trong khu vực của khu vực nghiên cứu, sự thay đổi độ ẩm của đất phát sinh từ sự khác biệt về kết cấu đất, số lượng và loại thảm thực vật, địa hình, lượng mưa và các yếu tố thời tiết khác, thực tiễn quản lý và tính chất thủy lực của đất (tốc độ nước di chuyển trong đất).

Các nhà nghiên cứu nên xem xét sự thay đổi trong các đặc điểm cảnh quan để hiểu được có bao nhiêu vị trí mẫu là cần thiết để nắm bắt sự đa dạng trong độ ẩm của đất.

Các nhà khoa học thường đo độ ẩm của đất ở các độ sâu khác nhau để hiểu tác động của sự biến đổi của đất và để quan sát cách nước di chuyển qua mặt cắt đất.

Các khu vực nghiên cứu lớn hoặc các địa điểm có độ biến thiên cao thường đòi hỏi một số lượng lớn cảm biến độ ẩm đất. Các EC-5Cảm biến độ ẩm đất hoặc cảm biến độ ẩm đất TEROS 10 là những lựa chọn kinh tế cho các nhà khoa học cần một mạng lưới cảm biến đất lớn.

Cảm biến độ ẩm đất TEROS 11 và cảm biến đất TEROS 12, các cảm biến mới nhất của chúng tôi, có thể tích ảnh hưởng lớn hơn (1 lít), có thể giúp biến đổi trơn tru.

Cài đặt dữ liệu tác động

Các cảm biến cấp nghiên cứu, chất lượng cao của METER tạo ra dữ liệu tuyệt vời, nhưng người dùng phải hiểu tình hình trang web khi họ chuẩn bị cài đặt. Tất cả các đầu dò điện môi là nhạy cảm nhất giữa các ngạnh.

Bất kỳ mất liên lạc giữa đầu dò và đất hoặc nén đất trong khối lượng đo cảm biến có thể dẫn đến sai số đo. Nước ao trên bề mặt và chạy trong các đường dẫn ưu tiên xuống các lỗ lắp đặt đầu dò cũng có thể gây ra lỗi đo.

Đây là những vấn đề cần xem xét khi chọn phương pháp lắp đặt tốt nhất cho một vị trí hoặc loại đất cụ thể, và điều đó có nghĩa là hình dạng kim, kích thước và độ bền của cảm biến độ ẩm đất sẽ là vấn đề trong đất khó khăn.

Công cụ cài đặt lỗ khoan TEROS mới được sử dụng với các cảm biến dòng TEROS giúp loại bỏ các khe hở không khí, xáo trộn đất và dòng chảy ưu tiên. Xem video để xem làm thế nào nó hoạt động.

Nếu đất quá đá hoặc cứng để đất tốt tiếp xúc với cảm biến, hãy nghĩ đến việc sử dụng cảm biến tiềm năng nước TEROS 21 . Hàm lượng nước có thể được tính toán từ dữ liệu tiềm năng nước bằng cách sử dụng đường cong giải phóng độ ẩm của đất và TEROS 21 có thể được lấp đầy hoặc đóng gói.

TEROS 10, 11 hoặc 12 cảm biến độ ẩm đất được sử dụng với công cụ lắp đặt là khuyến nghị nhất trí của chúng tôi đối với các loại đất khó. Tuy nhiên, cảm biến độ ẩm đất GS3  cũng là một lựa chọn hiệu quả cho đất cứng hoặc đất đá.

Hạn chế của GS3 là nó không thể được lắp đặt trong các lỗ khoan sâu và cần có rãnh để lắp đặt dưới một mét. C làm nóng lỗ thí điểm hoặc làm ẩm đất trước khi chèn sẽ ngăn uốn cong các ngạnh.

Cần độ chính xác cao hơn trong cảm biến độ ẩm đất của bạn?

Để có độ chính xác cao hơn, hãy xem xét hiệu chuẩn đất cụ thể. Cảm biến độ ẩm đất của METER đo hàm lượng nước thể tích của đất bằng cách đo hằng số điện môi của đất, đây là chức năng mạnh của hàm lượng nước. Tuy nhiên, không phải tất cả các loại đất đều có đặc tính điện giống hệt nhau.

Do sự thay đổi về mật độ khối đất, khoáng vật học, kết cấu và độ mặn, việc hiệu chuẩn khoáng sản chung cho các cảm biến METER hiện tại cho kết quả chính xác khoảng ± 3 đến 4% đối với hầu hết các loại đất khoáng và khoảng ± 5% đối với chất nền không phát triển (đất trồng trong chậu, đá len, xơ dừa, v.v.).

Tuy nhiên, độ chính xác tăng lên đến 1 đến 2% đối với đất và chất nền không có hiệu chuẩn đất. METER khuyến nghị người sử dụng cảm biến độ ẩm đất tiến hành hiệu chuẩn đất cụ thể hoặc sử dụngDịch vụ hiệu chuẩn đất cụ thể cho độ chính xác tốt nhất có thể trong các phép đo hàm lượng nước thể tích.

Bảng 1. Biểu đồ so sánh cảm biến độ ẩm đất

* Chọn cảm biến có tuổi thọ cao như TEROS nếu điều kiện ngoài trời thường ấm và ẩm ướt

LỰA CHỌN CẢM BIẾN TIỀM NĂNG LỚN

Thực hiện các phép đo tiềm năng nước tốt phần lớn là chức năng chọn dụng cụ phù hợp và sử dụng nó một cách khéo léo. Trong một thế giới lý tưởng, sẽ có một công cụ đo tiềm năng nước đơn giản và chính xác trong toàn bộ phạm vi từ ướt đến khô.

Trong thế giới thực, có một loại nhạc cụ, mỗi loại có một phạm vi được xác định rõ. Hình 7 minh họa rằng cảm biến tiềm năng ma trận TEROS 21 của METER rất hữu ích để đo tiềm năng nước trong phạm vi nước có sẵn của nhà máy (công suất trường để làm khô không khí).

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và thực địa chỉ ra rằng nó có thể thực hiện các phép đo tiềm năng nước với độ chính xác chấp nhận được ít nhất là khô như điểm héo vĩnh viễn.

Máy đo độ căng có độ chính xác cao hơn nhiều để đo tiềm năng nước trong phạm vi ẩm ướt, đó là nơi xảy ra hầu hết các chuyển động của nước. Chỉ có máy đo độ căng có khả năng đo trực tiếp phạm vi tiềm năng nước cao.

Tiến sĩ Colin Campbell webinar (bên dưới) “Nước tiềm năng 201: Chọn Right Instrument” bìa nước cụ tiềm năng lý thuyết, trong đó có những thách thức của đo lường tiềm năng nước và làm thế nào để lựa chọn và sử dụng các công cụ tiềm năng nước khác nhau.