土壤墒情传感器有哪些?

2023年02月16日 14:41

  土壤墒情传感器有哪些,土壤墒情传感器是通过在地面上设置土壤墒情监测站来实时监测土壤湿度,在土壤发生干旱的时候及时提醒管理人员进行灌溉,可以有效避免作物缺水导致减产等情况。

  目前,在农业生产中主要应用的土壤墒情传感器有两种类型,一种是采用吸湿材料制成的含水率传感器(即测湿仪);一种是采用与土壤含水率成比例的导水材料制成的导水传感器。

  一、测湿仪

  1.测湿仪的结构

  测湿仪主要由两大部分组成:

  ①内装的带有水分检测装置的微型传感器(即测湿仪);②内装干燥剂以保持水分的封装容器。

  2.测湿仪的工作原理

  用水分传感器将空气中水汽含量的变化转换为电信号输出,通过电子线路计算出环境中水蒸气含量和饱和水汽压,再有湿度变送器通过显示出湿度值。当环境中含有大量水气时,水蒸气含量超过规定值,则水分传感器输出为高阻信号,与环境中含水量成正比关系。

  3.测量精度和精确度

  用称重法、电容式测湿仪法、电阻式测湿仪法测量水分在土壤中的迁移量;用扩散定律测量土壤含水率。用韦伯(Weibull)分布函数计算土壤体积含水量。

  二、导水传感器

  导水传感器是在土壤中植入少量导水膜,膜内液面和土壤含水率成一定比例的导水材料制成,当土壤含水量达到某一数值时,膜内液面与土壤的含水率相等;当土壤含水量低于此数值时,膜内液体与土壤之间的含水量差产生压缩形变,膜内液面产生弯曲形变。由于导水膜被土壤包围,在外界因素作用下导水材料始终保持在原始位置(未发生形变),从而使其与土壤间含水率始终保持恒定。利用导水材料的这种特性就可测得土层中的湿度。

  三、吸湿材料

  1、常用的吸湿材料有:珍珠岩、玻璃纤维、硅胶、石棉等。

  2、吸湿材料的基本物理性能:密度低,吸湿性强,发热量小,导热系数低(0.07-0.13W/m·K),可经受多次循环使用。

  3、吸湿材料的规格和性能要求:吸湿材料主要有珍珠岩和玻璃纤维两种。珍珠岩吸湿性较强,玻璃纤维布吸水性弱。珍珠岩适用于湿度高、土壤温度低的环境中使用,而玻璃纤维适用于湿度低和温度高的环境中使用。珍珠岩吸湿性好,但易碎。吸湿材料必须具有良好的稳定性,不能有絮凝现象或其他影响性能的缺陷,否则会影响测量结果。

  4、吸湿材料测量精度取决于吸湿剂和被测介质温度等因素。

  四、其他材料

  由于在土壤墒情监测系统中采用的是导水材料,所以无法用吸湿型土壤墒情传感器进行准确地测试和测量。例如,在土壤墒情监测系统中,对土壤中的水分进行测量时,常需要采用与含水量成比例的导水材料来完成。然而,随着市场上对高精度、低功耗、高性能传感器的需求不断提高,高精度、高性能传感器也成为了未来的发展趋势。为了满足用户在这一领域的需求,国内外厂家研制出了不少高精度传感器。例如美国 Penius公司生产的 PeniusM300型土壤墒情监测系统就采用了三芯线结构,能够对水分进行精确地测量和显示。

  五、应用范围

  1、农业灌溉

  2、园林绿化

  3、畜牧业

  4、工业领域

  5、城市污水监测及处理

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