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恒奧德儀器一文文解析土壤水分測定儀應(yīng)用問題原理

更新時間:2023-09-06點擊次數(shù):388

用途

  土壤水是植物吸收水分的主要來源(水培植物除外),土壤水分含量的狀態(tài)和變化,是植物的生長狀況好壞的主要決定因素,由此影響到人類的食品安和生態(tài)環(huán)境。因而,地上的土壤和水是人類乃至所有生命生存的基礎(chǔ),通過土壤水分傳感器測量土壤中的含水量,目前廣為人知的主要有以下用途:

  原理

  目前,內(nèi)外有很多種土壤水分測定方法,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,γ射線法和核磁共振法等。

  TDR(TimeDomainReflectometry)法水分傳感器

  TDR法是上紀(jì)80年代發(fā)展起來的種土壤水分測定方法,中文為時域反射儀。這種方法在外應(yīng)用相當(dāng)普遍,內(nèi)才剛開始引,各門都相當(dāng)重視。TDR是個類似于雷達(dá)系統(tǒng)的系統(tǒng),有較強的立性,其結(jié)果與土壤類型、密度、溫度基本無關(guān)。而且還有很重要的點就是,TDR能在結(jié)冰下測定土壤水分,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。這種測定方法的確度可見斑。

  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(zhǔn)之后,測量度,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。

  應(yīng)用問題

  相對于落后的生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)實,科學(xué)研究中的土壤水分研究可謂歷史悠久,而且主要的檢測術(shù)往往是由科學(xué)家們從研究角度發(fā)明的。他們直以提度為主要目標(biāo),執(zhí)著地關(guān)注土壤微觀特性對含水量的影響。然而現(xiàn)實生活中對土壤含水量的要求卻是大相徑庭:

  水分?jǐn)?shù)據(jù)盡可能與土壤特征無關(guān)

  這樣,產(chǎn)生的經(jīng)驗知識便于、傳播和推廣。目前所有的術(shù)都是計算體積或重量含水量,由于缺乏現(xiàn)場實時獲得田間持水量的術(shù),所以很難獲得真正準(zhǔn)確的相對含水量數(shù)據(jù),導(dǎo)致土壤含水量測量無法直接用于對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的導(dǎo)。

  大數(shù)據(jù)量和歷史數(shù)據(jù)的長期獲取

  科學(xué)實驗研究味追求檢測數(shù)據(jù)的單點度,但在對實際生產(chǎn)的導(dǎo)方面意義不大,原因是目標(biāo)土壤體積的尺度相對于測試點來說大很多,而水分在土壤中也不是度均勻的。只有獲得輸出穩(wěn)定、歷史數(shù)據(jù)可性強、足夠大體積平均的數(shù)據(jù)才是可用的。

  安裝方便,操作簡單,便于現(xiàn)場署

  在安裝和校準(zhǔn)儀器設(shè)備方面,科學(xué)研究所需要的度和操作規(guī)程在實際生產(chǎn)操作過程中是無法保證的,導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備應(yīng)用到生產(chǎn)上無法保證得到可用可靠的數(shù)據(jù)。提供簡單方便免現(xiàn)場校準(zhǔn)設(shè)備是這類現(xiàn)場安裝設(shè)備須具備的特點。

  有效消除實際應(yīng)用過程中環(huán)境的影響

  在傳感設(shè)備的運行過程中,很多因素對測量度和可靠性影響較大,例如:戶外溫度變化對電池能量轉(zhuǎn)換效能的影響,終影響設(shè)備輸出可靠性;土壤溫度和鹽分變化對水分測量度的影響;由于田間農(nóng)業(yè)設(shè)備作業(yè)等因素引發(fā)的土壤震動對測量可靠性的影響;安裝方式導(dǎo)致的土壤擾動對測量度的影響;目標(biāo)土壤有變化(耕作等),但是由于傳感器未移動并且周邊土壤未變化,導(dǎo)致目標(biāo)被測土壤和實際測量土壤產(chǎn)生差別引起的誤差;傳感器件長期和土壤接觸產(chǎn)生的相互作用對度的影響。



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